資源簡介

第45講　其他實驗
實驗11：探究電磁感應的產(chǎn)生條件
一、實驗原理
改變閉合回路中的磁通量，閉合回路中就可以產(chǎn)生感應電流，感應電流的有無可以通過連在電路中的電流表指針是否偏轉來判定.
二、實驗器材
蹄形磁鐵、條形磁鐵、導體棒、線圈(正、副各一個)、靈敏電流計、直流電源、滑動變阻器、導線、開關.
三、實驗過程
1.觀察導體棒在磁場中是否產(chǎn)生感應電流：如圖所示，導體棒靜止、左右平動、前后運動、上下運動，觀察電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.
2.觀察條形磁鐵在線圈中運動是否產(chǎn)生感應電流：如圖所示，N、S極分別向線圈中插入、靜止、拔出，觀察電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.
3.模仿法拉第的實驗：如圖所示，觀察開關閉合瞬間、開關斷開瞬間、開關閉合滑動變阻器滑片不動、開關閉合滑動變阻器滑片迅速移動時，電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.
（2023 海淀區(qū)校級三模）某同學用如圖所示裝置探究影響感應電流方向的因素，將磁體從線圈中向上勻速抽出時，觀察到靈敏電流計指針向右偏轉。關于該實驗，下列說法正確的是（　　）
A．必須保證磁體勻速運動，靈敏電流計指針才會向右偏轉
B．若將磁體向上加速抽出，靈敏電流計指針也會向右偏轉
C．將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向上抽出，靈敏電流計指針仍向右偏轉
D．將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向下插入，靈敏電流計指針仍向左偏轉
（2023 房山區(qū)二模）如圖所示，在“探究感應電流產(chǎn)生的條件”實驗中，正確連接好電路后，關于該實驗，下列說法不正確的是（　　）
A．開關閉合瞬間，電流表的指針發(fā)生偏轉
B．開關閉合后，電路達穩(wěn)定狀態(tài)，電流表指針不發(fā)生偏轉
C．開關閉合后，線圈A從線圈B中插入與拔出時，電流表指針發(fā)生偏轉
D．開關閉合后，滑動變阻器的滑片勻速滑動，電流表指針不發(fā)生偏轉
實驗12：探究感應電流方向的規(guī)律
一、實驗原理
　楞次定律.
二、實驗器材
條形磁鐵、靈敏電流計、線圈、導線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉方向的關系).
三、實驗過程
1.按圖連接電路，閉合開關，記錄G中流入的電流方向與指針偏轉方向的關系.
2.記下線圈繞向，將線圈與靈敏電流計連接成閉合電路.
3.把條形磁鐵N極(S極)向下插入線圈中，并從線圈中拔出，每次記錄電流計中指針偏轉方向，并確定電流方向，從而確定磁場方向.
4.總結，得出結論.
（2023 海淀區(qū)校級模擬）某同學在“探究感應電流產(chǎn)生的條件”的實驗中，將直流電源、滑動變阻器、線圈A（有鐵芯）、線圈B、靈敏電流計及開關按圖連接成電路。在實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)開關閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏。由此可以判斷，在保持開關閉合的狀態(tài)下，下列說法錯誤的是（　　）
A．當線圈A中的鐵芯拔出時，靈敏電流計的指針向右偏
B．當滑動變阻器的滑片向M勻速滑動時，靈敏電流計的指針不偏轉
C．當滑動變阻器的滑片減速向N端滑動時，電流計指針向左偏
D．讓線圈A（有鐵芯）、線圈B處于相對靜止，它們一起向上運動，電流計指針不偏轉
（2023 廣東模擬）甲、乙、丙三位同學利用如圖所示裝置探究影響感應電流方向的因素。
（1）如圖a，甲同學在斷開開關時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針向右偏轉，下列操作中同樣能使指針向右偏轉的有 。
A．閉合開關
B．開關閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動
C．開關閉合時將A線圈從B線圈中拔出
D．開關閉合時將A線圈倒置再重新插入B線圈中
（2）為確切判斷B線圈中的感應電流方向，應在實驗前先查明靈敏電流計 的關系。
（3）如圖b，乙同學將條形磁鐵從B線圈上方由靜止釋放，使其筆直落入B線圈中，多次改變釋放高度，發(fā)現(xiàn)釋放高度越高，靈敏電流計指針偏轉過的角度越大。該現(xiàn)象說明了線圈中 （選填“磁通量”“磁通量變化量”或“磁通量變化率”）越大，產(chǎn)生的感應電流越大。
（4）丙同學設計了如圖c所示的裝置來判斷感應電流的方向。他先使用多用電表的歐姆擋對二極管正負極進行確認，某次測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉，說明此時黑表筆接觸的是二極管的 （選填“正極”或“負極”）。實驗操作時將磁鐵插入線圈時，只有燈 （選填“C”或“D”）短暫亮起。
實驗13：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系
一、實驗原理
原線圈通過電流時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢，副線圈中就存在輸出電壓.本實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系.
二、實驗器材
兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干.
三、實驗過程
1.按如圖所示連接好電路圖，將兩個多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù).
2.打開學生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中.
3.保持匝數(shù)不變多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個電壓值.
4.保持電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對應的電壓值.
5.數(shù)據(jù)記錄與處理
次序 n1(匝) n2(匝) n1∶n2 U1(V) U2(V) U1∶U2
1
2
3
4
四、注意事項
1.在改變學生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關，再進行操作.
2.為了人身安全，學生電源的電壓不能超過12 V，不能用手接觸裸露的導線和接線柱.
3.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量.
（2024 朝陽區(qū)一模）（1）某興趣小組為了探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系，在實驗室中找到了以下器材：
A．可拆變壓器
B．條形磁鐵
C．開關、導線若干
D．交流電壓表
E．直流電源
F．低壓交流電源
在本實驗中，上述器材不需要的是 （填器材序號字母）。
（2）某同學用圖甲所示的電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。所用器材有：電源E、電流表A、電壓表V、電容器C、定值電阻R、單刀雙擲開關S、導線若干。
①根據(jù)圖甲，將圖乙中的實物連線補充完整。
②將圖乙中的電流表換成電流傳感器，可以在電腦端記錄電流隨時間變化的圖線。先將開關接1，待電路穩(wěn)定后再接2。已知電流從左向右流過電阻R時為正，則與本次實驗相符的I﹣t圖像是 。
③將圖乙中的電壓表換成電壓傳感器，可以在電腦端記錄放電過程中電壓隨時間變化的圖線，如圖丙所示。已知開關接2瞬間開始計時，此時電壓傳感器記錄數(shù)據(jù)為Um，利用數(shù)據(jù)處理軟件得到U﹣t圖線與坐標軸圍成的面積為S0。根據(jù)該實驗數(shù)據(jù)曲線可以粗測實驗中電容器的電容C＝ 。（用題中已知物理量Um、R和S0表示）
（2023 佛山模擬）某同學在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，利用可拆變壓器不同匝數(shù)的接線頭以改變原、副線圈匝數(shù)，設計如圖甲所示的實驗電路圖進行實驗，并將實驗數(shù)據(jù)記錄到如下表格中。
（1）該同學先利用此實驗裝置測交流電源的電動勢有效值與等效內(nèi)阻。將開關S1打在a端，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，得到電流表A1和電壓表V1的多組數(shù)據(jù)I1和U1，并繪制U1﹣I1圖像如圖乙所示，得到該交變電源的電動勢有效值E＝2.0V，等效內(nèi)阻r＝ Ω。圖像法得到電動勢的理論依據(jù)是： 。
（2）將開關S1打在b端，開關S2分別打到1、2、3端，其中V1、A1表的數(shù)據(jù)為U1、I1，V2、A2表的數(shù)據(jù)為U2、I2，變壓器原線圈的功率為P1，副線圈的功率為P2，得到如下表的數(shù)據(jù)：
實驗組數(shù) 原線圈 副線圈
匝數(shù)n1 電壓U1/V 電流I1/A 功率P1/W 匝數(shù)n2 電壓U2/V 電流I2/A 功率P2/W
1 800 1.90 0.200 0.380 1200 2.83 0.130 0.368
2 800 1.95 0.100 0.195 800 1.94 0.095 0.184
3 800 1.99 0.020 0.040 400 0.99 0.037 0.037
①根據(jù)表格中的實驗數(shù)據(jù)，請你總結出變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系是： ；
②將變壓器副線圈與原線圈的功率的比值稱為該變壓器的效率，請計算第1組實驗時該變壓器的效率η＝ %（保留整數(shù)）。
③在實驗數(shù)據(jù)表格中發(fā)現(xiàn)，變壓器的輸入功率略大于輸出功率，請你分析其中的原因可能是： 。
實驗14：探究單擺周期與擺長的關系
一、實驗原理
單擺在偏角θ<5°時，擺球的運動可看做簡諧運動，用累積法測出n次全振動的時間t，則算得T＝，同時量得擺線長l′和小球直徑d，則單擺的擺長l＝l′＋，然后用圖象法尋找周期T與擺長l的定量關系.
二、實驗裝置圖及器材
帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球，不易伸長的細線(約1米)、停表、毫米刻度尺和游標卡尺.
三、實驗步驟
1.讓細線的一端穿過金屬小球的小孔，然后打一個比小孔大一些的線結，做成單擺.
2.把細線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處作上標記，如圖15所示.
3.用毫米刻度尺量出擺線長度l′，用游標卡尺測出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計算出擺長l＝l′＋r.
4.把單擺從平衡位置處拉開一個很小的角度(不超過5°)，然后放開金屬小球，讓金屬小球擺動，待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30～50次全振動所用的時間t，計算出金屬小球完成一次全振動所用時間，這個時間就是單擺的振動周期，即T＝(N為全振動的次數(shù))，反復測3次，再計算出周期的平均值＝.
5.根據(jù)單擺振動周期公式T＝2π計算重力加速度g＝.
6.改變擺長，重做幾次實驗，計算出每次實驗的重力加速度值，求出它們的平均值，該平均值即為測得的重力加速度值.
7.將測得的重力加速度值與當?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產(chǎn)生誤差的可能原因.
四、數(shù)據(jù)處理
處理數(shù)據(jù)有兩種方法：
(1)公式法：測出30次或50次全振動的時間t，利用T＝求出周期；不改變擺長，反復測量三次，算出三次測得的周期的平均值，然后代入公式g＝求重力加速度.
(2)圖象法：
由單擺周期公式不難推出：l＝T2，因此，分別測出一系列擺長l對應的周期T，作l－T2圖象，圖象應是一條通過原點的直線，如圖16所示，求出圖線的斜率k＝，即可利用g＝4π2k求得重力加速度的值.
五、注意事項
1.選擇材料時擺線應選擇細而不易伸長的線，比如用單根尼龍線、胡琴絲弦或蠟線等，長度一般不應短于1 m.小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過2 cm.
2.單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象.
3.擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過5°.
4.擺動時，要使之保持在同一個運動平面內(nèi)，不要形成圓錐擺.
5.計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過平衡位置時開始計時，以擺球從同一方向通過平衡位置時進行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下停表，開始計時計數(shù).
（2024 重慶模擬）某同學用如圖1所示裝置“研究單擺運動的規(guī)律”。讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動，用力傳感器得到細線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的圖像如圖2所示。
（1）由圖像可得，該單擺的振動周期T＝ 。
（2）該同學先用20分度的游標卡尺測量擺球的直徑，結果如圖3所示，其讀數(shù)為 cm。
（3）已知擺球的質(zhì)量為m，可得當?shù)刂亓铀俣却笮＝ （用題給物理量符號表示）。
（2023 河東區(qū)二模）在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中。
①用游標卡尺測量擺球直徑（如圖1所示）擺球直徑D為 mm；
②若某同學測出多組單擺的擺長1和振動周期T，作出T2﹣l圖像如圖2所示，理論上T2﹣l圖像是一條過坐標原點的直線，造成圖中圖像不過坐標原點的原因可能是 （填字母）。
A．將擺線長當作擺長（漏掉了小球半徑）
B．將擺線長+小球直徑當作擺長（多加了小球半徑）
③由圖像求得重力加速度g為 （結果保留3位有效數(shù)字，π取3.14）
實驗15：測定玻璃的折射率
一、實驗原理
用插針法確定光路，找出跟入射光線相對應的折射光線；用量角器測出入射角θ1和折射角θ2；根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率n＝.
二、實驗器材
兩面平行的玻璃磚、白紙、木板、大頭針、量角器、刻度尺、鉛筆、圖釘.
三、實驗步驟
1.將白紙用圖釘釘在木板上.
2.如圖23所示，在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線.
3.把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊，沿刻度尺畫出玻璃磚的另一邊bb′.
4.在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P2的像擋住P1的像.再在觀察的這一側插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置.
5.移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B，與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向.
6.連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設計的表格中.
7.用上述方法分別求出入射角分別為30°、45°、60°時的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中.
8.算出不同入射角時的比值，最后求出在幾次實驗中所測的平均值，即為玻璃磚折射率的測量值.
四、數(shù)據(jù)處理
此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數(shù)學用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求玻璃的折射率.除運用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法：
(1)在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與OO′(或OO′的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′點，用刻度尺量出CC′和DD′的長，如圖所示.
由于sin θ1＝，sin θ2＝，而CO＝DO，所以折射率n＝.重復以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值.
(2)根據(jù)折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝.在多次改變?nèi)肷浣恰y量相對應的入射角和折射角正弦值基礎上，以sin θ1值為橫坐標、以sin θ2值為縱坐標，建立直角坐標系，如圖25所示.描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得到一條過原點的直線.求解圖線斜率，設斜率為k，則k＝，故玻璃磚折射率n＝.
五、注意事項
1.玻璃磚要厚，用手拿玻璃磚時，只能接觸玻璃磚毛面或棱，嚴禁用玻璃磚當尺子畫界面.
2.入射角應在30°到60°之間.
3.大頭針要豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應盡量大一些，以減小確定光路方向時造成的誤差.
4.玻璃磚的折射光線要畫準.
5.由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜蛯嶒灒匀肷涔饩€與出射光線要一一對應編號以免混亂.
（2024 沙坪壩區(qū)校級模擬）如圖所示的陰影部分ABC為一透明光學元件的橫截面，AC為圓心在O的圓弧面，ABCO構成正方形。現(xiàn)要測定該元件的折射率，可供選用的器材還有：大頭針、筆、刻度尺、圓規(guī)、平整的木板、圖釘、白紙。
（1）某小組進行了如下的實驗操作，下列實驗操作步驟的正確順序是 ；
A．移去大頭針和光學元件，記錄好P1、P2和P3的孔洞位置，在固定好的白紙上作出直角坐標系xOy，Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合；
B．將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫出光學元件的橫截面圖，標好對應關系，把光學元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫線對齊；
C．用刻度尺測出P1、P2和P3在直角坐標系xOy中的坐標P1（x1，y1），P2（x2，y2），P3（x3，y3）。計算出此光學元件折射率n；
D．在O點豎直插大頭針P，在D點豎直插大頭針P1，在AB外側調(diào)整視線觀察到大頭針P和P1的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針P2、P3，使P2擋住P和P1的像，P3擋住P1和P、P2的像。
（2）根據(jù)實驗所得的P1、P2和P3坐標，求出此光學元件折射率測量值的表達式為n＝ （用測量的坐標值表示）。
（3）步驟D中，在D點豎直插大頭針P1，發(fā)現(xiàn)在AB外側無論怎樣調(diào)整視線都不能觀察到大頭針P和P1的像在一條直線上，這是為什么？ 。
（2024 南開區(qū)一模）某實驗小組用插針法測量玻璃的折射率。
①在白紙上放好玻璃磚，aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖甲所示。在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時，應使 （選填選項前的字母）。
A.P3只擋住P1的像
B.P4只擋住P2的像
C.P3同時擋住P1、P2的像
②為了減小實驗誤差，實驗時應注意的是 。
A.入射角應盡量小些
B.玻璃磚的寬度應小一些
C.大頭針P1、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應適當大些
③甲同學在畫界面時，不小心將兩界面aa′和bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖乙所示，則他測得的折射率與真實值相比 （選填“偏大”、“偏小”、“不變”或“無法確定”）。
④乙同學在完成光路圖以后，以入射點O為圓心，適當長度為半徑畫圓，分別交入射光線P1P2于A點，交入射點O與出射點O′連線的延長線于C點。過A點、C點作法線NN′的垂線AB、CD，垂足為B點、D點，如圖丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50cm，CD＝5.00cm，由此可得出該玻璃的折射率n＝ 。
實驗16：用雙縫干涉測量光的波長
一、實驗原理
單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長λ之間滿足λ＝Δx.
雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用米尺測出，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx用測量頭測出.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成.轉動手輪，分劃板會左右移動.測量時，應使分劃板中心刻線對齊某條紋的中心(如圖所示)，記下此時手輪上的示數(shù).轉動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的示數(shù).兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.
二、實驗器材
雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學生電源、導線、米尺.
三、實驗步驟
1.取下遮光筒左側的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮.
2.按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上.
3.用米尺測量雙縫到屏的距離.
4.用測量頭測量數(shù)條亮條紋間的距離.
四、注意事項
1.單縫和雙縫應相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到屏的距離應相等.
2.測雙縫到屏的距離l可用米尺測多次，取平均值.
3.測條紋間距Δx時，用測量頭測出n條亮(暗)條紋間的距離a，求出相鄰的兩條亮(暗)條紋間的距離Δx＝.
（2024 海南）某實驗小組的同學利用如圖所示的雙縫干涉實驗裝置測量光的波長。
（1）實驗過程中，在光屏上得到了明暗相間的條紋，則下列說法正確的是 （填選項序號）。
A．僅增大雙縫間距，相鄰干涉條紋中心間距增大
B．僅增大雙縫到屏的距離，相鄰干涉條紋中心間距增大
C．僅增大單縫到雙縫的距離，相鄰干涉條紋中心間距增大
D．僅把藍色濾光片換成紅色濾光片，相鄰干涉條紋中心間距增大
（2）如果雙縫間距是d，雙縫到屏的距離是L，第1條亮紋中央到第5條亮紋中央間距是x，則光的波長是 （用x、d、L表示）。
（2024 日照一模）如圖甲所示，為“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗裝置。
（1）實驗前，應調(diào)節(jié)光具座上放置的各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上，保證單縫和雙縫平行。若從目鏡中看到干涉條紋太密，要想減少從目鏡中觀察到的條紋數(shù)量，下列做法可行的是 。
A.僅換用間距更小的雙縫
B.僅將單縫向雙縫靠近
C.僅將屏向靠近雙縫的方向移動
D.僅將紅色濾光片換成紫色濾光片
（2）轉動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)為1.030mm。繼續(xù)轉動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮紋如圖乙所示，讀出手輪的讀數(shù)為 mm。已知雙縫間的寬度d＝0.3mm，通過激光測距儀測量出雙縫到投影屏間的距離L＝1.0m，則該種色光的波長是 m。
實驗17：探究碰撞中的不變量
用實驗法探究碰撞中的不變量，要測量物體的質(zhì)量和碰撞前后的速度.可以用很多的實驗方案來探究.
實驗方案一：
如圖，光滑的水平木板上，一輛小車A拖著一條紙帶勻速運動，碰上了靜止在前方的小車B，碰后兩車一起向右勻速運動.
為了減小摩擦力的影響，我們的做法是將木板一端墊高，其實也可以使用氣墊導軌.
探究需要確定質(zhì)量和速度，用天平測質(zhì)量.中心任務是要得出速度，如圖38是一條實驗室打出的紙帶：紙帶的左端代表A車碰前的運動.
實驗方案二：
如圖，數(shù)字計時器上可以得到遮光板通過光電門的時間t，如果要計算勻速運動的速度，還需知道遮光板寬度d，這樣速度v＝.
在勻速運動中，遮光板寬一點或窄一點，對物體速度的計算不會有影響.在變速運動中，選取的遮光板要窄一點.
實驗方案三：
如圖所示，通過小球擺起的角度可以知道碰撞的速度.
上述三個實驗方案的區(qū)別在于測速度的方法不同.
實驗方案四：
如圖41所示，先用重垂線確定O點.讓兩個球碰撞(入射小球的質(zhì)量m1大于被撞小球的質(zhì)量m2)，兩球碰撞前后速度用平拋運動測量，因下落時間相同，可以用水平位移替代速度.多次實驗，小球落點如圖42所示.
小球落點有很多，畫圓，圓心表示平均落點位置.
量出水平距離OP、OM、ON，則碰撞中的不變量可表示為：m1OP＝m1OM＋m2ON.
（2024 雨花區(qū)校級模擬）某學習小組的同學利用以下裝置研究兩小球的正碰。安裝好實驗裝置，在水平地面上鋪一張白紙，白紙上鋪復寫紙，記下重垂線所指的位置O。接下來的實驗步驟如下。
步驟1：不放小球B，讓小球A從斜槽上G點由靜止釋放，并落在地面上．重復多次，用盡可能小的圓，把小球A的所有落點圈在里面，其圓心就是小球A落點的平均位置。
步驟2：把小球B靜止放在軌道前端邊緣位置，讓小球A從G點由靜止釋放，與小球B碰撞．重復多次，并使用與步驟1中同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置。
步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點平均位置M、P、N到O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。
（1）上述實驗除需要測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量小球的質(zhì)量，為了防止碰撞后A球反彈，應保證A球的質(zhì)量m1 B球的質(zhì)量m2（填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若兩個小球碰撞前后動量守恒，需驗證的關系式為 。（用m1、m2、OM、OP和ON表示）
（3）若兩個小球的碰撞為彈性碰撞，測量出長度比值，則k＝ 。（用數(shù)字表示）
（4）本實驗中下列可能造成誤差的是 。
A．小球在斜槽上運動時有摩擦
B．軌道末端未調(diào)節(jié)水平
C．小球A未從同一高度釋放
D．軌道末端到地面的高度未測量
（2024 海口一模）（1）如圖，O為半圓形玻璃磚的圓心，將一束紅光垂直玻璃磚右側面射向O點，保持入射光方向和O點位置不變，讓玻璃磚繞O點逆時針緩慢旋轉至圖中虛線位置時，折射光線消失，此時反射光線與入射光線間夾角為θ.則玻璃對紅光的折射率n＝ ；若換藍色激光重復上述實驗，當折射光線消失時，反射光線與入射光線間夾角θ' θ（選填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）用圖示裝置驗證動量守恒定律。氣墊導軌上安裝了1、2兩個光電門，兩滑塊上均固定一相同的豎直遮光條。
①實驗前，接通氣源后，在導軌上輕放一個滑塊，給滑塊一初速度，使它從軌道左端向右運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間。為使導軌水平，可調(diào)節(jié)Q使軌道右端 （選填“升高”或“降低”）一些。
②正確調(diào)節(jié)后，測出滑塊A和遮光條的總質(zhì)量為mA，滑塊B和遮光條的總質(zhì)量為mB。將滑塊A靜置于兩光電門之間，將滑塊B靜置于光電門2右側，推動B，使其獲得水平向左的速度，經(jīng)過光電門2并與A發(fā)生碰撞且被彈回，再次經(jīng)過光電門2。光電門2先后記錄的擋光時間為Δt1、Δt2，光電門1記錄的擋光時間為Δt3。則實驗中兩滑塊的質(zhì)量應滿足mA mB（選填“＞”、“＝”或“＜”），若等式 成立，則可初步驗證上述碰撞中系統(tǒng)動量守恒。
（2024 蘇州模擬）在驗證動量守恒定律時，曉宇設計了如圖所示的實驗裝置，并進行了如下的操作：將光電門A、B固定在長木板上，并適當?shù)貙㈤L木板的右端墊高，將滑塊1放在光電門A右側，將滑塊2放在兩光電門之間，輕推滑塊1使其沿長木板向下運動，兩滑塊碰后粘合為一體。已知滑塊1、2的質(zhì)量分別為m。滑塊1通過光電門A、B時的擋光時間分別為條t1、t2，遮光的寬度為d。以下說法不正確的是（　　）
A．右端墊高的目的是為了平衡兩滑塊滑動過程受到的摩擦力
B．兩滑塊與板的動摩擦因數(shù)應相同
C．兩個滑塊碰撞過程中總動能不變
D．驗證動量守恒的表達式為
（2024 無錫一模）某同學用如圖所示裝置驗證動量守恒定律。實驗中除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有（　　）
A．A、B球的直徑
B．A、B球的質(zhì)量
C．水平槽距紙面的高度
D．A球釋放位置G距水平槽的高度
（2021 濟寧一模）有兩位同學利用假期分別去參觀位于天津市的“南開大學”和上海市的“復旦大學”，他們各自利用那里的實驗室中DIS系統(tǒng)探究了單擺周期T和擺長L的關系。然后通過互聯(lián)網(wǎng)交流實驗數(shù)據(jù)，并用計算機繪制了如圖甲所示的T2﹣L圖像。另外，去“復旦大學”做研究的同學還利用計算機繪制了他實驗用的a、b兩個擺球的振動圖像，如圖乙所示。下列說法正確的是（　　）
A．甲圖中“南開大學”的同學所測得的實驗結果對應的圖線是A
B．甲圖中圖線的斜率表示對應所在位置的重力加速度的倒數(shù)
C．由乙圖可知，a、b兩擺球振動周期之比為3：2
D．由乙圖可知，t＝1s時b球振動方向沿y軸負方向
（2023 漳州模擬）某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關系，提供的實驗器材有：學生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導線。
圖甲為實驗原理圖，在原線圈A、B兩端加上電壓，用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，測量數(shù)據(jù)如表：
實驗序號 原線圈匝數(shù)n1＝400原線圈兩端電壓U1（V） 副線圈匝數(shù)n2＝200原線圈兩端電壓U2（V） 副線圈匝數(shù)n2＝1400原線圈兩端電壓U2（V）
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
請回答下列問題：
（1）在圖乙中，應將A、B分別與 （填“a、b”或“c、d”）連接。
（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)得出的實驗結論是：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓之比等于 。
（3）在實驗序號為2的測量中，若把圖丙中的可動鐵芯取走，副線圈匝數(shù)n2＝200，則副線圈兩端電壓 （填正確答案標號）。
A．一定小于4.0V
B．一定等于4.0V
C．一定大于4.0V
（2023 海淀區(qū)校級三模）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。
（1）如圖1所示，在“探究影響感應電流方向的因素”實驗中，下列實驗操作中說法正確的是 。
A．判斷感應電流的方向時，需要先確定線圈的繞向
B．實驗中將條形磁鐵快速插入或快速拔出時，指針偏轉將更加明顯
C．實驗中將條形磁鐵插入時，插入快慢對實驗現(xiàn)象不產(chǎn)生影響
D．將條形磁鐵N極向下插入線圈或S極向下插入線圈，電流表的偏轉方向相同
（2）在“利用單擺測重力加速度”的實驗中
①如圖2所示，某同學先用游標卡尺測量單擺1的擺球直徑為 mm，然后用秒表記錄了此單擺振動30次所用的時間為 s。
②另一同學將單擺2固定在鐵架臺上，使其做小角擺動（擺動路徑如圖中虛線所示），通過位移傳感器得到了擺球位移隨時間的變化曲線，已知擺長0.64m，根據(jù)圖3中的信息可得，重力加速度g＝ m/s2（結果保留兩位有效數(shù)字，π2＝9.86）
（2024 東城區(qū)一模）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。
（1）下列實驗步驟的正確順序是 （填寫實驗步驟前的序號）。
a.往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上
b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定
c.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油酸膜的面積。根據(jù)油酸的體積和油酸膜的面積計算出油酸分子直徑的大小
d.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積
e.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上
（2）實驗中，所用油酸酒精溶液每V1體積溶液中有純油酸體積V2，用注射器和量筒測得體積為V0的上述溶液有n滴，把一滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，如圖中每個小正方形格的邊長為a，則油酸薄膜的面積S＝ ；可求得油酸分子的直徑為 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
（3）某同學實驗中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因為 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開
D.用注射器和量筒測V0體積溶液滴數(shù)時多記錄了幾滴
（2024 湖南模擬）某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率（如圖所示）。
（1）在固定的平鋪的白紙上畫一條直線MON，取O點為入射點并作過O點的法線；畫出線段EO作為入射光線，在EO上垂直紙面插上兩根大頭針P1、P2；放上半圓形玻璃磚（圖中實線部分），使玻璃磚的直線邊界與MN重合、底面圓心與O點重合，并記錄半圓邊界；在玻璃磚曲線邊界一側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調(diào)整視線方向，在這一側插上大頭針P3，使P3擋住 （選填“P1、P2”或“P1、P2的像”）；
（2）移去玻璃磚，畫出半圓邊界，連接OP3交半圓邊界于B點，作入射光線的延長線交半圓邊界于A點；再過A、B點作法線的垂線，垂足分別為 C、D點。設AC的長度為l1，CO的長度為l2，BD的長度為l3，DO的長度為l4，則玻璃磚的折射率的最簡表達式為n＝ （用l1、l2、l3或l4表示）；
（3）該同學在實驗過程中，玻璃磚位置沒有移動，僅僅是畫半圓時半徑偏大，由此測得玻璃磚的折射率將 （選填“偏大”“偏小”“不變”或“無法確定”）。
（2024 寧河區(qū)校級一模）做“測定玻璃的折射率”的實驗中，先在白紙上放好玻璃磚，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，插上大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像。如圖所示，aa′和bb'分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，用“+”表示大頭針的位置。圖中AO表示經(jīng)過大頭針P1和P2的光線，該光線與界面aa'交于O點，MN表示法線。
（1）請將光路圖畫完整，并在圖中標出光線進入玻璃磚發(fā)生折射現(xiàn)象的入射角θ1和折射角θ2；
（2）該玻璃磚的折射率可表示為n＝ 。（用θ1和θ2表示）
（3）下列說法正確的是 。
A.玻璃磚的寬度應盡量大些，即圖中aa'與bb'間的距離大些
B.入射角應盡量大些
C.大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大些
D.如果某同學將玻璃界面aa'和bb'的間距畫得過寬了，如圖所示，其他操作正確，折射率的測量值將偏大第45講　其他實驗
實驗11：探究電磁感應的產(chǎn)生條件
一、實驗原理
改變閉合回路中的磁通量，閉合回路中就可以產(chǎn)生感應電流，感應電流的有無可以通過連在電路中的電流表指針是否偏轉來判定.
二、實驗器材
蹄形磁鐵、條形磁鐵、導體棒、線圈(正、副各一個)、靈敏電流計、直流電源、滑動變阻器、導線、開關.
三、實驗過程
1.觀察導體棒在磁場中是否產(chǎn)生感應電流：如圖所示，導體棒靜止、左右平動、前后運動、上下運動，觀察電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.
2.觀察條形磁鐵在線圈中運動是否產(chǎn)生感應電流：如圖所示，N、S極分別向線圈中插入、靜止、拔出，觀察電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.
3.模仿法拉第的實驗：如圖所示，觀察開關閉合瞬間、開關斷開瞬間、開關閉合滑動變阻器滑片不動、開關閉合滑動變阻器滑片迅速移動時，電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.
（2023 海淀區(qū)校級三模）某同學用如圖所示裝置探究影響感應電流方向的因素，將磁體從線圈中向上勻速抽出時，觀察到靈敏電流計指針向右偏轉。關于該實驗，下列說法正確的是（　　）
A．必須保證磁體勻速運動，靈敏電流計指針才會向右偏轉
B．若將磁體向上加速抽出，靈敏電流計指針也會向右偏轉
C．將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向上抽出，靈敏電流計指針仍向右偏轉
D．將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向下插入，靈敏電流計指針仍向左偏轉
【解答】解：AB．磁體向上加速、減速或勻速抽出，螺線管內(nèi)磁通量向上在減小，線圈中感應電流產(chǎn)生感應磁場向上，就能觀察到靈敏電流計指針向右偏轉，故A錯誤，B正確；
C．將磁體的N、S極對調(diào)，向上抽出、磁通量向下在減小，則線圈中感應電流產(chǎn)生感應磁場向下，靈敏電流計指針仍向左偏轉，故C錯誤；
D．將磁體的N、S極對調(diào)，向下插入、磁通量向下在增加，則線圈中感應電流產(chǎn)生感應磁場向上，靈敏電流計指針仍向右偏轉，故D錯誤。
故選：B。
（2023 房山區(qū)二模）如圖所示，在“探究感應電流產(chǎn)生的條件”實驗中，正確連接好電路后，關于該實驗，下列說法不正確的是（　　）
A．開關閉合瞬間，電流表的指針發(fā)生偏轉
B．開關閉合后，電路達穩(wěn)定狀態(tài)，電流表指針不發(fā)生偏轉
C．開關閉合后，線圈A從線圈B中插入與拔出時，電流表指針發(fā)生偏轉
D．開關閉合后，滑動變阻器的滑片勻速滑動，電流表指針不發(fā)生偏轉
【解答】解：產(chǎn)生感應電流的必要條件有兩個，一個是電路是閉合且通的；二是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化；其中ACD都滿足了這兩個條件，都產(chǎn)生了感應電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉，B電路穩(wěn)定，沒有磁通量變化，故B中電流表指針不發(fā)生偏轉，故ABC正確，D錯誤。
本題選不正確的，故選：D。
實驗12：探究感應電流方向的規(guī)律
一、實驗原理
　楞次定律.
二、實驗器材
條形磁鐵、靈敏電流計、線圈、導線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉方向的關系).
三、實驗過程
1.按圖連接電路，閉合開關，記錄G中流入的電流方向與指針偏轉方向的關系.
2.記下線圈繞向，將線圈與靈敏電流計連接成閉合電路.
3.把條形磁鐵N極(S極)向下插入線圈中，并從線圈中拔出，每次記錄電流計中指針偏轉方向，并確定電流方向，從而確定磁場方向.
4.總結，得出結論.
（2023 海淀區(qū)校級模擬）某同學在“探究感應電流產(chǎn)生的條件”的實驗中，將直流電源、滑動變阻器、線圈A（有鐵芯）、線圈B、靈敏電流計及開關按圖連接成電路。在實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)開關閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏。由此可以判斷，在保持開關閉合的狀態(tài)下，下列說法錯誤的是（　　）
A．當線圈A中的鐵芯拔出時，靈敏電流計的指針向右偏
B．當滑動變阻器的滑片向M勻速滑動時，靈敏電流計的指針不偏轉
C．當滑動變阻器的滑片減速向N端滑動時，電流計指針向左偏
D．讓線圈A（有鐵芯）、線圈B處于相對靜止，它們一起向上運動，電流計指針不偏轉
【解答】解：在實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)開關閉合的瞬間，可知通過線圈B的磁通量增加，靈敏電流計的指針向左偏。
A、當線圈A中的鐵芯拔出時，通過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計的指針向右偏，故A正確；
B、當滑動變阻器的滑片向M勻速滑動時，線圈A的電流減小，通過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計的指針向右偏，故B錯誤；
C、當滑動變阻器的滑片減速向N端滑動時，線圈A的電流增大，通過線圈B的磁通量增加，靈敏電流計的指針向左偏，故C正確；
D、讓線圈A（有鐵芯）、線圈B處于相對靜止，它們一起向上運動，通過線圈B的磁通量不變，電流計指針不偏轉，故D正確。
本題選錯誤的，
故選：B。
（2023 廣東模擬）甲、乙、丙三位同學利用如圖所示裝置探究影響感應電流方向的因素。
（1）如圖a，甲同學在斷開開關時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針向右偏轉，下列操作中同樣能使指針向右偏轉的有 。
A．閉合開關
B．開關閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動
C．開關閉合時將A線圈從B線圈中拔出
D．開關閉合時將A線圈倒置再重新插入B線圈中
（2）為確切判斷B線圈中的感應電流方向，應在實驗前先查明靈敏電流計 的關系。
（3）如圖b，乙同學將條形磁鐵從B線圈上方由靜止釋放，使其筆直落入B線圈中，多次改變釋放高度，發(fā)現(xiàn)釋放高度越高，靈敏電流計指針偏轉過的角度越大。該現(xiàn)象說明了線圈中 （選填“磁通量”“磁通量變化量”或“磁通量變化率”）越大，產(chǎn)生的感應電流越大。
（4）丙同學設計了如圖c所示的裝置來判斷感應電流的方向。他先使用多用電表的歐姆擋對二極管正負極進行確認，某次測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉，說明此時黑表筆接觸的是二極管的 （選填“正極”或“負極”）。實驗操作時將磁鐵插入線圈時，只有燈 （選填“C”或“D”）短暫亮起。
【解答】解：（1）斷開開關時，A線圈中電流迅速減小，則B線圈中磁通減小，出現(xiàn)感應電流，使靈敏電流計指針向右偏轉；為了同樣使指針向右偏轉，應減小B線圈中的磁通量或增加B線圈中反向的磁通量。
A．閉合開關，A線圈中的電流突然增大，則B線圈中的磁通量增大，故A錯誤；
B．開關閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動，A線圈中的電流增大，則B線圈中的磁通量增大，故B錯誤；
C．開關閉合時將A線圈從B線圈中拔出，則B線圈中的磁通量減小，故C正確；
D．開關閉合時將A線圈倒置，再重新插入B線圈中，則B線圈中反向的磁通量增加，故D正確。
故選CD。
（2）判斷感應電流具體流向，應先查明靈敏電流計指針偏轉方向與電流流入方向的關系。
（3）釋放高度越高，磁鐵落入線圈的速度越快，則線圈中磁通量變化率越大，產(chǎn)生的感應電流越大。
（4）歐姆擋指針沒有偏轉時，說明二極管的負極與電源正極相連，根據(jù)多用電表紅進黑出的操作原則，此時黑表筆接觸的是二極管的負極；當磁鐵插入線圈時，線圈中出現(xiàn)如圖所示方向的電流，二極管C正向導通，故燈C短暫亮起。
故答案為：（1）CD；（2）指針偏轉方向與流入電流方向；（3）磁通量變化率；（4）負極，C。
實驗13：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系
一、實驗原理
原線圈通過電流時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢，副線圈中就存在輸出電壓.本實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系.
二、實驗器材
兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干.
三、實驗過程
1.按如圖所示連接好電路圖，將兩個多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù).
2.打開學生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中.
3.保持匝數(shù)不變多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個電壓值.
4.保持電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對應的電壓值.
5.數(shù)據(jù)記錄與處理
次序 n1(匝) n2(匝) n1∶n2 U1(V) U2(V) U1∶U2
1
2
3
4
四、注意事項
1.在改變學生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關，再進行操作.
2.為了人身安全，學生電源的電壓不能超過12 V，不能用手接觸裸露的導線和接線柱.
3.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量.
（2024 朝陽區(qū)一模）（1）某興趣小組為了探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系，在實驗室中找到了以下器材：
A．可拆變壓器
B．條形磁鐵
C．開關、導線若干
D．交流電壓表
E．直流電源
F．低壓交流電源
在本實驗中，上述器材不需要的是 （填器材序號字母）。
（2）某同學用圖甲所示的電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。所用器材有：電源E、電流表A、電壓表V、電容器C、定值電阻R、單刀雙擲開關S、導線若干。
①根據(jù)圖甲，將圖乙中的實物連線補充完整。
②將圖乙中的電流表換成電流傳感器，可以在電腦端記錄電流隨時間變化的圖線。先將開關接1，待電路穩(wěn)定后再接2。已知電流從左向右流過電阻R時為正，則與本次實驗相符的I﹣t圖像是 。
③將圖乙中的電壓表換成電壓傳感器，可以在電腦端記錄放電過程中電壓隨時間變化的圖線，如圖丙所示。已知開關接2瞬間開始計時，此時電壓傳感器記錄數(shù)據(jù)為Um，利用數(shù)據(jù)處理軟件得到U﹣t圖線與坐標軸圍成的面積為S0。根據(jù)該實驗數(shù)據(jù)曲線可以粗測實驗中電容器的電容C＝ 。（用題中已知物理量Um、R和S0表示）
【解答】解：（1）根據(jù)探究壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系實驗原理可知，不需要條形磁鐵和直流電源，故BE錯誤；ACDF正確；
本題選擇錯誤選項；
故選：BE。
（2）①根據(jù)電路圖連接實物圖如圖
②將開關接1，電容器充電，電流方向向左為負，待電路穩(wěn)定后再接2，電流由左向右，為正，故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
③電容器的電容為：C
根據(jù)圖像的面積可知C
故答案為：（1）BE；（2）①見解析；②A； ③
（2023 佛山模擬）某同學在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，利用可拆變壓器不同匝數(shù)的接線頭以改變原、副線圈匝數(shù)，設計如圖甲所示的實驗電路圖進行實驗，并將實驗數(shù)據(jù)記錄到如下表格中。
（1）該同學先利用此實驗裝置測交流電源的電動勢有效值與等效內(nèi)阻。將開關S1打在a端，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，得到電流表A1和電壓表V1的多組數(shù)據(jù)I1和U1，并繪制U1﹣I1圖像如圖乙所示，得到該交變電源的電動勢有效值E＝2.0V，等效內(nèi)阻r＝ Ω。圖像法得到電動勢的理論依據(jù)是： 。
（2）將開關S1打在b端，開關S2分別打到1、2、3端，其中V1、A1表的數(shù)據(jù)為U1、I1，V2、A2表的數(shù)據(jù)為U2、I2，變壓器原線圈的功率為P1，副線圈的功率為P2，得到如下表的數(shù)據(jù)：
實驗組數(shù) 原線圈 副線圈
匝數(shù)n1 電壓U1/V 電流I1/A 功率P1/W 匝數(shù)n2 電壓U2/V 電流I2/A 功率P2/W
1 800 1.90 0.200 0.380 1200 2.83 0.130 0.368
2 800 1.95 0.100 0.195 800 1.94 0.095 0.184
3 800 1.99 0.020 0.040 400 0.99 0.037 0.037
①根據(jù)表格中的實驗數(shù)據(jù)，請你總結出變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系是： ；
②將變壓器副線圈與原線圈的功率的比值稱為該變壓器的效率，請計算第1組實驗時該變壓器的效率η＝ %（保留整數(shù)）。
③在實驗數(shù)據(jù)表格中發(fā)現(xiàn)，變壓器的輸入功率略大于輸出功率，請你分析其中的原因可能是： 。
【解答】解：（1）根據(jù)閉合電路的歐姆定律U＝E﹣Ir
由此可知，U﹣I圖像的縱截距表示交變電源的電動勢有效值，即b＝E
圖像的斜率的絕對值表示交變電源的等效內(nèi)阻，等效內(nèi)阻
（2）①第1組數(shù)據(jù)，原副線圈的電壓比；匝數(shù)比
第2組數(shù)據(jù)，原副線圈的電壓比；匝數(shù)比
第3組數(shù)據(jù)，原副線圈的電壓比；匝數(shù)比
在誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原副線圈的電壓比等于匝數(shù)比；
②第1組實驗時該變壓器的效率
③實際變壓器不是理想變壓器，交變電流通過原線圈時線圈發(fā)熱、鐵芯發(fā)熱而造成鐵損；原線圈產(chǎn)生的磁場不完全局限于鐵芯，存在漏磁而造成銅損，因此變壓器的輸入功率略大于輸出功率。
故答案為：（1）0.5；閉合電路的歐姆定律；（2）①相等；②97；③見解析。
實驗14：探究單擺周期與擺長的關系
一、實驗原理
單擺在偏角θ<5°時，擺球的運動可看做簡諧運動，用累積法測出n次全振動的時間t，則算得T＝，同時量得擺線長l′和小球直徑d，則單擺的擺長l＝l′＋，然后用圖象法尋找周期T與擺長l的定量關系.
二、實驗裝置圖及器材
帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球，不易伸長的細線(約1米)、停表、毫米刻度尺和游標卡尺.
三、實驗步驟
1.讓細線的一端穿過金屬小球的小孔，然后打一個比小孔大一些的線結，做成單擺.
2.把細線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處作上標記，如圖15所示.
3.用毫米刻度尺量出擺線長度l′，用游標卡尺測出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計算出擺長l＝l′＋r.
4.把單擺從平衡位置處拉開一個很小的角度(不超過5°)，然后放開金屬小球，讓金屬小球擺動，待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30～50次全振動所用的時間t，計算出金屬小球完成一次全振動所用時間，這個時間就是單擺的振動周期，即T＝(N為全振動的次數(shù))，反復測3次，再計算出周期的平均值＝.
5.根據(jù)單擺振動周期公式T＝2π計算重力加速度g＝.
6.改變擺長，重做幾次實驗，計算出每次實驗的重力加速度值，求出它們的平均值，該平均值即為測得的重力加速度值.
7.將測得的重力加速度值與當?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產(chǎn)生誤差的可能原因.
四、數(shù)據(jù)處理
處理數(shù)據(jù)有兩種方法：
(1)公式法：測出30次或50次全振動的時間t，利用T＝求出周期；不改變擺長，反復測量三次，算出三次測得的周期的平均值，然后代入公式g＝求重力加速度.
(2)圖象法：
由單擺周期公式不難推出：l＝T2，因此，分別測出一系列擺長l對應的周期T，作l－T2圖象，圖象應是一條通過原點的直線，如圖16所示，求出圖線的斜率k＝，即可利用g＝4π2k求得重力加速度的值.
五、注意事項
1.選擇材料時擺線應選擇細而不易伸長的線，比如用單根尼龍線、胡琴絲弦或蠟線等，長度一般不應短于1 m.小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過2 cm.
2.單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象.
3.擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過5°.
4.擺動時，要使之保持在同一個運動平面內(nèi)，不要形成圓錐擺.
5.計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過平衡位置時開始計時，以擺球從同一方向通過平衡位置時進行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下停表，開始計時計數(shù).
（2024 重慶模擬）某同學用如圖1所示裝置“研究單擺運動的規(guī)律”。讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動，用力傳感器得到細線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的圖像如圖2所示。
（1）由圖像可得，該單擺的振動周期T＝ 。
（2）該同學先用20分度的游標卡尺測量擺球的直徑，結果如圖3所示，其讀數(shù)為 cm。
（3）已知擺球的質(zhì)量為m，可得當?shù)刂亓铀俣却笮＝ （用題給物理量符號表示）。
【解答】解：（1）單擺經(jīng)過最低點時，速度最大，據(jù)牛頓第二定律知，單擺經(jīng)過最低點時擺線的拉力最大；從最低點到再次到達最低點所需時間等于半個周期，所以據(jù)圖象得該單擺的周期為2t0；
（2）小球的直徑d＝20mm+14×0.05mm＝20.70mm＝2.070cm；
（3）設單擺的擺長為L，最大擺角為θ，在最高點時其速度為零，則其向心力為零，有F1＝mgcosθ
在最低點時，對擺球受力分析：F2﹣mg＝m
從最高點到最低點由動能定理得：mgL（1﹣cosθ）mv2
由以上三式聯(lián)立得g
故答案為：（1）2t0；（2）2.070； 。
（2023 河東區(qū)二模）在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中。
①用游標卡尺測量擺球直徑（如圖1所示）擺球直徑D為 mm；
②若某同學測出多組單擺的擺長1和振動周期T，作出T2﹣l圖像如圖2所示，理論上T2﹣l圖像是一條過坐標原點的直線，造成圖中圖像不過坐標原點的原因可能是 （填字母）。
A．將擺線長當作擺長（漏掉了小球半徑）
B．將擺線長+小球直徑當作擺長（多加了小球半徑）
③由圖像求得重力加速度g為 （結果保留3位有效數(shù)字，π取3.14）
【解答】解：①游標卡尺的分度值為0.05mm，讀數(shù)為：14mm+11×0.05mm＝14.55mm
②圖象不通過坐標原點，將圖象向右平移1cm就會通過坐標原點，故在相同的周期下，擺長偏小1cm，即可能是誤將擺線長度當作擺長，漏掉了擺球的半徑。故A正確，B錯誤。
故選：A。
③由
得
則斜率為
根據(jù)圖象有
解得g≈9.86m/s2
故答案為：①14.55；②A；③9.86m/s2。
實驗15：測定玻璃的折射率
一、實驗原理
用插針法確定光路，找出跟入射光線相對應的折射光線；用量角器測出入射角θ1和折射角θ2；根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率n＝.
二、實驗器材
兩面平行的玻璃磚、白紙、木板、大頭針、量角器、刻度尺、鉛筆、圖釘.
三、實驗步驟
1.將白紙用圖釘釘在木板上.
2.如圖23所示，在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線.
3.把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊，沿刻度尺畫出玻璃磚的另一邊bb′.
4.在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P2的像擋住P1的像.再在觀察的這一側插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置.
5.移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B，與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向.
6.連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設計的表格中.
7.用上述方法分別求出入射角分別為30°、45°、60°時的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中.
8.算出不同入射角時的比值，最后求出在幾次實驗中所測的平均值，即為玻璃磚折射率的測量值.
四、數(shù)據(jù)處理
此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數(shù)學用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求玻璃的折射率.除運用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法：
(1)在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與OO′(或OO′的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′點，用刻度尺量出CC′和DD′的長，如圖所示.
由于sin θ1＝，sin θ2＝，而CO＝DO，所以折射率n＝.重復以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值.
(2)根據(jù)折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝.在多次改變?nèi)肷浣恰y量相對應的入射角和折射角正弦值基礎上，以sin θ1值為橫坐標、以sin θ2值為縱坐標，建立直角坐標系，如圖25所示.描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得到一條過原點的直線.求解圖線斜率，設斜率為k，則k＝，故玻璃磚折射率n＝.
五、注意事項
1.玻璃磚要厚，用手拿玻璃磚時，只能接觸玻璃磚毛面或棱，嚴禁用玻璃磚當尺子畫界面.
2.入射角應在30°到60°之間.
3.大頭針要豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應盡量大一些，以減小確定光路方向時造成的誤差.
4.玻璃磚的折射光線要畫準.
5.由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜蛯嶒灒匀肷涔饩€與出射光線要一一對應編號以免混亂.
（2024 沙坪壩區(qū)校級模擬）如圖所示的陰影部分ABC為一透明光學元件的橫截面，AC為圓心在O的圓弧面，ABCO構成正方形。現(xiàn)要測定該元件的折射率，可供選用的器材還有：大頭針、筆、刻度尺、圓規(guī)、平整的木板、圖釘、白紙。
（1）某小組進行了如下的實驗操作，下列實驗操作步驟的正確順序是 ；
A．移去大頭針和光學元件，記錄好P1、P2和P3的孔洞位置，在固定好的白紙上作出直角坐標系xOy，Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合；
B．將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫出光學元件的橫截面圖，標好對應關系，把光學元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫線對齊；
C．用刻度尺測出P1、P2和P3在直角坐標系xOy中的坐標P1（x1，y1），P2（x2，y2），P3（x3，y3）。計算出此光學元件折射率n；
D．在O點豎直插大頭針P，在D點豎直插大頭針P1，在AB外側調(diào)整視線觀察到大頭針P和P1的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針P2、P3，使P2擋住P和P1的像，P3擋住P1和P、P2的像。
（2）根據(jù)實驗所得的P1、P2和P3坐標，求出此光學元件折射率測量值的表達式為n＝ （用測量的坐標值表示）。
（3）步驟D中，在D點豎直插大頭針P1，發(fā)現(xiàn)在AB外側無論怎樣調(diào)整視線都不能觀察到大頭針P和P1的像在一條直線上，這是為什么？ 。
【解答】解：（1）實驗操作步驟為將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫出光學元件的橫截面圖，標好對應關系，把光學元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫線對齊；在O點豎直插大頭針P，在D點豎直插大頭針P1，在AB外側調(diào)整視線觀察到大頭針P和P1的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針P2、P3，使P2擋住P和P1的像，P3擋住P1和P、P2的像；移去大頭針和光學元件，記錄好P1、P2和P3的孔洞位置，在固定好的白紙上作出直角坐標系xOy，Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合；用刻度尺測出P1、P2和P3在直角坐標系xOy中的坐標P1（x1，y1），P2（x2，y2），P3（x3，y3）。計算出此光學元件折射率n。
實驗操作步驟的正確順序是BDAC。
（2）光路圖如圖所示：
根據(jù)幾何關系，入射角的正弦值為
折射角的正弦值為
根據(jù)折射定律
代入數(shù)據(jù)解得
（3）在D點豎直插大頭針P1，發(fā)現(xiàn)在AB外側無論怎樣調(diào)整視線都不能觀察到大頭針P和P1的像在一條直線上，是因為D點射入的光線發(fā)生全反射。
故答案為：（1）BDAC；（2）；（3）D點射入的光線發(fā)生全反射。
（2024 南開區(qū)一模）某實驗小組用插針法測量玻璃的折射率。
①在白紙上放好玻璃磚，aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖甲所示。在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時，應使 （選填選項前的字母）。
A.P3只擋住P1的像
B.P4只擋住P2的像
C.P3同時擋住P1、P2的像
②為了減小實驗誤差，實驗時應注意的是 。
A.入射角應盡量小些
B.玻璃磚的寬度應小一些
C.大頭針P1、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應適當大些
③甲同學在畫界面時，不小心將兩界面aa′和bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖乙所示，則他測得的折射率與真實值相比 （選填“偏大”、“偏小”、“不變”或“無法確定”）。
④乙同學在完成光路圖以后，以入射點O為圓心，適當長度為半徑畫圓，分別交入射光線P1P2于A點，交入射點O與出射點O′連線的延長線于C點。過A點、C點作法線NN′的垂線AB、CD，垂足為B點、D點，如圖丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50cm，CD＝5.00cm，由此可得出該玻璃的折射率n＝ 。
【解答】解：①根據(jù)實驗操作步驟可知，在插P3和P4時，應使P3同時擋住P1、P2的像，故AB錯誤，C正確。
故選：C。
②AB.折射角隨入射角的增大而增大，為了減小入射角和折射角的測量誤差，實驗時入射角適當大些，玻璃磚的寬度適當大些，故AB錯誤；
C.為了減小確定入射光線和出射光線方向的誤差，大頭針P1、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應適當大些，故C正確。
故選：C。
③真實的入射點為O′，光路圖如圖所示：
根據(jù)數(shù)學知識可知，入射角不變，折射角變小；
根據(jù)折射定律
甲同學測得的折射率與真實值相比偏小；
④根據(jù)數(shù)學知識，入射角的正弦
折射角的正弦
根據(jù)折射定律
故答案為：①C；②C；③偏小；④1.7。
實驗16：用雙縫干涉測量光的波長
一、實驗原理
單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長λ之間滿足λ＝Δx.
雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用米尺測出，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx用測量頭測出.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成.轉動手輪，分劃板會左右移動.測量時，應使分劃板中心刻線對齊某條紋的中心(如圖所示)，記下此時手輪上的示數(shù).轉動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的示數(shù).兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.
二、實驗器材
雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學生電源、導線、米尺.
三、實驗步驟
1.取下遮光筒左側的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮.
2.按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上.
3.用米尺測量雙縫到屏的距離.
4.用測量頭測量數(shù)條亮條紋間的距離.
四、注意事項
1.單縫和雙縫應相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到屏的距離應相等.
2.測雙縫到屏的距離l可用米尺測多次，取平均值.
3.測條紋間距Δx時，用測量頭測出n條亮(暗)條紋間的距離a，求出相鄰的兩條亮(暗)條紋間的距離Δx＝.
（2024 海南）某實驗小組的同學利用如圖所示的雙縫干涉實驗裝置測量光的波長。
（1）實驗過程中，在光屏上得到了明暗相間的條紋，則下列說法正確的是 （填選項序號）。
A．僅增大雙縫間距，相鄰干涉條紋中心間距增大
B．僅增大雙縫到屏的距離，相鄰干涉條紋中心間距增大
C．僅增大單縫到雙縫的距離，相鄰干涉條紋中心間距增大
D．僅把藍色濾光片換成紅色濾光片，相鄰干涉條紋中心間距增大
（2）如果雙縫間距是d，雙縫到屏的距離是L，第1條亮紋中央到第5條亮紋中央間距是x，則光的波長是 （用x、d、L表示）。
【解答】解：（1）ABC．根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式可知，僅增大雙縫間距d，相鄰干涉條紋中心間距減小；僅增大雙縫到屏的距離L，相鄰干涉條紋中心間距增大；與單縫與雙縫之間的距離無關，故AC錯誤，B正確；
D．由于紅光的波長大于藍光的波長，根據(jù)雙縫公式條紋間距公式可知，將藍色濾光片換成紅色濾光片后，相鄰干涉條紋中心間距增大，D正確。
故選：BD。
（2）第一條亮紋到第五條亮紋間距是x，則相鄰亮條紋之間的距離
根據(jù)公式可得光的波長是。
故答案為：（1）BD；（2）。
（2024 日照一模）如圖甲所示，為“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗裝置。
（1）實驗前，應調(diào)節(jié)光具座上放置的各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上，保證單縫和雙縫平行。若從目鏡中看到干涉條紋太密，要想減少從目鏡中觀察到的條紋數(shù)量，下列做法可行的是 。
A.僅換用間距更小的雙縫
B.僅將單縫向雙縫靠近
C.僅將屏向靠近雙縫的方向移動
D.僅將紅色濾光片換成紫色濾光片
（2）轉動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)為1.030mm。繼續(xù)轉動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮紋如圖乙所示，讀出手輪的讀數(shù)為 mm。已知雙縫間的寬度d＝0.3mm，通過激光測距儀測量出雙縫到投影屏間的距離L＝1.0m，則該種色光的波長是 m。
【解答】解：（1）要想減少從目鏡中觀察到的條紋數(shù)量，就要增大條紋間距；
根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式
由此可知，增大雙縫到屏的距離L、減小雙縫之間的距離或者增大入射光的波長都可以增大干涉條紋間距；
A.在其他條件不變時，換用間距更小的雙縫，可以增大條紋間距，故A正確；
B.僅將單縫向雙縫靠近，不會改變條紋間距，故B錯誤；
C.僅將屏向靠近雙縫的方向移動，減小了雙縫到屏的距離L，條紋間距變小，故C錯誤；
D.僅將紅色濾光片換成紫色濾光片，入射光的波長減小，條紋間距變小，故D錯誤。
故選：A。
（2）螺旋測微器的精確度為0.01mm，讀數(shù)為x10＝14.5mm+3.0×0.01mm＝14.530mm
相鄰亮條紋之間的距離
根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式
入射光的波長。
故答案為：（1）A；（2）14.530；4.5×10﹣7。
實驗17：探究碰撞中的不變量
用實驗法探究碰撞中的不變量，要測量物體的質(zhì)量和碰撞前后的速度.可以用很多的實驗方案來探究.
實驗方案一：
如圖，光滑的水平木板上，一輛小車A拖著一條紙帶勻速運動，碰上了靜止在前方的小車B，碰后兩車一起向右勻速運動.
為了減小摩擦力的影響，我們的做法是將木板一端墊高，其實也可以使用氣墊導軌.
探究需要確定質(zhì)量和速度，用天平測質(zhì)量.中心任務是要得出速度，如圖38是一條實驗室打出的紙帶：紙帶的左端代表A車碰前的運動.
實驗方案二：
如圖，數(shù)字計時器上可以得到遮光板通過光電門的時間t，如果要計算勻速運動的速度，還需知道遮光板寬度d，這樣速度v＝.
在勻速運動中，遮光板寬一點或窄一點，對物體速度的計算不會有影響.在變速運動中，選取的遮光板要窄一點.
實驗方案三：
如圖所示，通過小球擺起的角度可以知道碰撞的速度.
上述三個實驗方案的區(qū)別在于測速度的方法不同.
實驗方案四：
如圖41所示，先用重垂線確定O點.讓兩個球碰撞(入射小球的質(zhì)量m1大于被撞小球的質(zhì)量m2)，兩球碰撞前后速度用平拋運動測量，因下落時間相同，可以用水平位移替代速度.多次實驗，小球落點如圖42所示.
小球落點有很多，畫圓，圓心表示平均落點位置.
量出水平距離OP、OM、ON，則碰撞中的不變量可表示為：m1OP＝m1OM＋m2ON.
（2024 雨花區(qū)校級模擬）某學習小組的同學利用以下裝置研究兩小球的正碰。安裝好實驗裝置，在水平地面上鋪一張白紙，白紙上鋪復寫紙，記下重垂線所指的位置O。接下來的實驗步驟如下。
步驟1：不放小球B，讓小球A從斜槽上G點由靜止釋放，并落在地面上．重復多次，用盡可能小的圓，把小球A的所有落點圈在里面，其圓心就是小球A落點的平均位置。
步驟2：把小球B靜止放在軌道前端邊緣位置，讓小球A從G點由靜止釋放，與小球B碰撞．重復多次，并使用與步驟1中同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置。
步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點平均位置M、P、N到O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。
（1）上述實驗除需要測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量小球的質(zhì)量，為了防止碰撞后A球反彈，應保證A球的質(zhì)量m1 B球的質(zhì)量m2（填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若兩個小球碰撞前后動量守恒，需驗證的關系式為 。（用m1、m2、OM、OP和ON表示）
（3）若兩個小球的碰撞為彈性碰撞，測量出長度比值，則k＝ 。（用數(shù)字表示）
（4）本實驗中下列可能造成誤差的是 。
A．小球在斜槽上運動時有摩擦
B．軌道末端未調(diào)節(jié)水平
C．小球A未從同一高度釋放
D．軌道末端到地面的高度未測量
【解答】解：（1）為了防止碰撞后A球反彈，應保證A球的質(zhì)量m1大于B球質(zhì)量m2；
（2）小球離開斜槽后做平拋運動，運動時間
由于兩球下落的高度相同，因此兩球下落的時間相同；
入射小球A碰撞前的水平速度
碰撞后的水平速度
被碰小球碰撞后的水平速度
取v0方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律m1v0＝m1v1+m2v2
代入數(shù)據(jù)化簡得，需要滿足的關系式為m1OP＝m1OM+m2ON
（3）彈性碰撞過程系統(tǒng)在水平方向動量守恒、機械能守恒；
機械能守恒定律得
代入數(shù)據(jù)整理得
聯(lián)立解得，
測量出長度比值為
代入數(shù)據(jù)解得k＝1
（4）A．小球A每次從斜槽同位置釋放，摩擦力做的功相同，每次碰前小球A的速度相同，摩擦力不會產(chǎn)生實驗誤差，故A錯誤；
B．軌道末端不水平，則小球不能做平拋運動，則對實驗會造成誤差，故B正確；
C．多次實驗時，若小球A沒有從同一位置釋放，各次碰前小球A的速度不相同，會產(chǎn)生實驗誤差，故C正確；
D．兩球從同一高度開始下落，則下落的時間相等，即軌道末端到地面的高度未測量對實驗不會造成誤差，故D錯誤。
故選：BC。
故答案為：（1）大于；（2）m1 OP＝m1 OM+m2 ON；（3）1；（4）BC。
（2024 海口一模）（1）如圖，O為半圓形玻璃磚的圓心，將一束紅光垂直玻璃磚右側面射向O點，保持入射光方向和O點位置不變，讓玻璃磚繞O點逆時針緩慢旋轉至圖中虛線位置時，折射光線消失，此時反射光線與入射光線間夾角為θ.則玻璃對紅光的折射率n＝ ；若換藍色激光重復上述實驗，當折射光線消失時，反射光線與入射光線間夾角θ' θ（選填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）用圖示裝置驗證動量守恒定律。氣墊導軌上安裝了1、2兩個光電門，兩滑塊上均固定一相同的豎直遮光條。
①實驗前，接通氣源后，在導軌上輕放一個滑塊，給滑塊一初速度，使它從軌道左端向右運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間。為使導軌水平，可調(diào)節(jié)Q使軌道右端 （選填“升高”或“降低”）一些。
②正確調(diào)節(jié)后，測出滑塊A和遮光條的總質(zhì)量為mA，滑塊B和遮光條的總質(zhì)量為mB。將滑塊A靜置于兩光電門之間，將滑塊B靜置于光電門2右側，推動B，使其獲得水平向左的速度，經(jīng)過光電門2并與A發(fā)生碰撞且被彈回，再次經(jīng)過光電門2。光電門2先后記錄的擋光時間為Δt1、Δt2，光電門1記錄的擋光時間為Δt3。則實驗中兩滑塊的質(zhì)量應滿足mA mB（選填“＞”、“＝”或“＜”），若等式 成立，則可初步驗證上述碰撞中系統(tǒng)動量守恒。
【解答】解：（1）由題意知紅光的全反射臨界角C，根據(jù)n，解得：n
藍色激光的頻率大于紅色激光的頻率，玻璃對藍色激光的折射率大于對紅色激光的，根據(jù)n知藍色激光的臨界角C′＜C，則有θ′＜θ；
（2）①滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間，說明從左到右做減速運動，軌道右端偏高，故軌道右端應降低一些；
②滑塊B與A碰撞后被彈回，根據(jù)碰撞規(guī)律可知滑塊B的質(zhì)量較小，則有mA＞mB
若碰撞過程中動量守恒，取水平向左為正方向，則有mBv0＝mAv1﹣mBv2，其中，，
整理可得：
故答案為：（1），＜；（2）①降低；②＞，。
（2024 蘇州模擬）在驗證動量守恒定律時，曉宇設計了如圖所示的實驗裝置，并進行了如下的操作：將光電門A、B固定在長木板上，并適當?shù)貙㈤L木板的右端墊高，將滑塊1放在光電門A右側，將滑塊2放在兩光電門之間，輕推滑塊1使其沿長木板向下運動，兩滑塊碰后粘合為一體。已知滑塊1、2的質(zhì)量分別為m。滑塊1通過光電門A、B時的擋光時間分別為條t1、t2，遮光的寬度為d。以下說法不正確的是（　　）
A．右端墊高的目的是為了平衡兩滑塊滑動過程受到的摩擦力
B．兩滑塊與板的動摩擦因數(shù)應相同
C．兩個滑塊碰撞過程中總動能不變
D．驗證動量守恒的表達式為
【解答】解：A．將長木板的右端墊高是為了平衡兩滑塊滑動過程受到的摩擦力，故A正確；
B．平衡摩擦力時，需要mgsinθ＝μmgcosθ
即μ＝tanθ
因為傾斜角度只能是一個值，所以兩滑塊與板的動摩擦因數(shù)應相同，故B正確；
C．兩滑塊碰后粘合為一體，則碰撞為完全非彈性碰撞，一定有動能損失，故C錯誤；
D．滑塊經(jīng)過光電門時的速度為擋光時間內(nèi)的平均速度，因此滑塊1通過兩個光電門的速度分別為
若碰撞過程動量守恒，則碰前滑塊1的動量應等于碰后兩滑塊1、2的總動量，有
故D正確。
本題選不正確的，故選：C。
（2024 無錫一模）某同學用如圖所示裝置驗證動量守恒定律。實驗中除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有（　　）
A．A、B球的直徑
B．A、B球的質(zhì)量
C．水平槽距紙面的高度
D．A球釋放位置G距水平槽的高度
【解答】解：本實驗利用平拋運動的水平位移驗證動量守恒定律，設水平槽末端在白紙上的投影為O點，不放B球時多次將A球由同一位置靜止釋放，在白紙上的平均落點為P，放上B球，次將A球由同一位置靜止釋放，A、B碰后各自在白紙上的平均的落點為M、N，根據(jù)動量守恒定律有
mAv0＝mAvA+mBvB
兩球做平拋運動下落的高度相同，故時間相同，上式兩邊同時乘以時間，則有
mAv0t＝mAvAt+mBvBt
根據(jù)運動學公式知
則有
根據(jù)表達式可知，除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有A、B兩球的質(zhì)量，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
（2021 濟寧一模）有兩位同學利用假期分別去參觀位于天津市的“南開大學”和上海市的“復旦大學”，他們各自利用那里的實驗室中DIS系統(tǒng)探究了單擺周期T和擺長L的關系。然后通過互聯(lián)網(wǎng)交流實驗數(shù)據(jù)，并用計算機繪制了如圖甲所示的T2﹣L圖像。另外，去“復旦大學”做研究的同學還利用計算機繪制了他實驗用的a、b兩個擺球的振動圖像，如圖乙所示。下列說法正確的是（　　）
A．甲圖中“南開大學”的同學所測得的實驗結果對應的圖線是A
B．甲圖中圖線的斜率表示對應所在位置的重力加速度的倒數(shù)
C．由乙圖可知，a、b兩擺球振動周期之比為3：2
D．由乙圖可知，t＝1s時b球振動方向沿y軸負方向
【解答】解：AB、根據(jù)單擺的周期公式T得：
圖線的斜率k
因為隨著緯度的增大，重力加速度增大，故 g南開＞g復旦，由甲圖可知，圖線B的斜率較小，則對應的重力加速度較大，故甲圖中“南開大學”的同學所測得的實驗結果對應的圖線是B，故AB錯誤。
C、周期指完成一次全振動所需的時間，由圖乙可知
2 Tas Tb＝2s
，故C錯誤。
D、由乙圖可知，t＝1s時b球處于平衡位置向y軸負方向振動，故D正確。
故選：D。
（2023 漳州模擬）某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關系，提供的實驗器材有：學生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導線。
圖甲為實驗原理圖，在原線圈A、B兩端加上電壓，用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，測量數(shù)據(jù)如表：
實驗序號 原線圈匝數(shù)n1＝400原線圈兩端電壓U1（V） 副線圈匝數(shù)n2＝200原線圈兩端電壓U2（V） 副線圈匝數(shù)n2＝1400原線圈兩端電壓U2（V）
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
請回答下列問題：
（1）在圖乙中，應將A、B分別與 （填“a、b”或“c、d”）連接。
（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)得出的實驗結論是：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓之比等于 。
（3）在實驗序號為2的測量中，若把圖丙中的可動鐵芯取走，副線圈匝數(shù)n2＝200，則副線圈兩端電壓 （填正確答案標號）。
A．一定小于4.0V
B．一定等于4.0V
C．一定大于4.0V
【解答】解：（1）在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關系的實驗中，原線圈兩端應接入交流電，故應將A、B分別與c，d連接；
（2）根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可得，線圈1、2匝數(shù)比，電壓比分別為；；
線圈1、3匝數(shù)比，電壓比分別為，，
因此在實驗誤差允許范圍內(nèi)，可以得到、
得出結論：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原，副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數(shù)之比；
（3）若把題圖丙中的可動鐵芯取走，磁損耗變大，原線圈中磁通量變化率大于副線圈磁通量變化率，根據(jù)法拉第電磁感應定律知，副線圈兩端電壓一定小于4.0V，故BC錯誤，A正確。
故選：A。
故答案為：（1）c、d；（2）兩個線圈的匝數(shù)之比；（3）A。
（2023 海淀區(qū)校級三模）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。
（1）如圖1所示，在“探究影響感應電流方向的因素”實驗中，下列實驗操作中說法正確的是 。
A．判斷感應電流的方向時，需要先確定線圈的繞向
B．實驗中將條形磁鐵快速插入或快速拔出時，指針偏轉將更加明顯
C．實驗中將條形磁鐵插入時，插入快慢對實驗現(xiàn)象不產(chǎn)生影響
D．將條形磁鐵N極向下插入線圈或S極向下插入線圈，電流表的偏轉方向相同
（2）在“利用單擺測重力加速度”的實驗中
①如圖2所示，某同學先用游標卡尺測量單擺1的擺球直徑為 mm，然后用秒表記錄了此單擺振動30次所用的時間為 s。
②另一同學將單擺2固定在鐵架臺上，使其做小角擺動（擺動路徑如圖中虛線所示），通過位移傳感器得到了擺球位移隨時間的變化曲線，已知擺長0.64m，根據(jù)圖3中的信息可得，重力加速度g＝ m/s2（結果保留兩位有效數(shù)字，π2＝9.86）
【解答】解：（1）A．用楞次定律判斷感應電流的方向時，需要先確定線圈的繞向，故A正確；
BC．實驗中將條形磁體的磁極快速插入或快速拔出，磁通量的變化率更大，產(chǎn)生的感應電流大，指針的偏轉幅度大，產(chǎn)生的現(xiàn)象將更加明顯，故B正確，C錯誤；
D．將N極向下插入線圈或將S 極向下插入線圈，磁通量都增大，但兩種原磁場的方向相反，由楞次定律得出的感應電流方向相反，電流表的偏轉方向相反，故D錯誤。
故選：AB。
（2）①游標卡尺的精確值為0.05mm，由圖可知擺球直徑為
d＝21mm+5×0.05mm＝21.25mm
由圖示秒表可知，小盤分度值為0.5min，讀數(shù)為0.5min＝30s，大盤分度值為0.1s，讀數(shù)為28.8s秒表讀數(shù)為
t＝30s+28.8s＝58.8s
②由x﹣t圖像可知周期為
T＝1.6s
根據(jù)單擺周期公式
可得
故答案為：（1）AB；（2）①21.25，58.8；②9.9。
（2024 東城區(qū)一模）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。
（1）下列實驗步驟的正確順序是 （填寫實驗步驟前的序號）。
a.往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上
b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定
c.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油酸膜的面積。根據(jù)油酸的體積和油酸膜的面積計算出油酸分子直徑的大小
d.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積
e.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上
（2）實驗中，所用油酸酒精溶液每V1體積溶液中有純油酸體積V2，用注射器和量筒測得體積為V0的上述溶液有n滴，把一滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，如圖中每個小正方形格的邊長為a，則油酸薄膜的面積S＝ ；可求得油酸分子的直徑為 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
（3）某同學實驗中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因為 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開
D.用注射器和量筒測V0體積溶液滴數(shù)時多記錄了幾滴
【解答】解：（1）“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：準備油酸酒精溶液d→準備帶水的淺盤及痱子粉a→形成油膜b→描繪油膜輪廓e→計算分子直徑c。
故正確的順序為dabec；
（2）不足半格的舍去，超過半格的按一格計算，共有71格，則面積為71a2；
一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V'
油酸分子直徑d
（3）A、油膜中含有大量未溶解的酒精，導致油膜面積偏大，根據(jù)d可知，若油膜中含有大量未溶解的酒精，則實驗中最終得到的計算結果數(shù)據(jù)偏小，故A錯誤；
B、計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格，則S測量值偏小，則直徑測量值偏小，故B正確；
C、痱子粉撒得過多，油酸不能完全散開，導致S測量值偏小，則直徑測量值偏大，故C正確；
D、用注射器和量筒測V0體積溶液滴數(shù)時多記錄了幾滴，由V可知計算的一滴油酸的體積偏小，所以計算的油酸分子直徑偏小，故D錯誤。
故選：BC。
故答案為：（1）dabec；（2）71a2； ；（3）BC
（2024 湖南模擬）某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率（如圖所示）。
（1）在固定的平鋪的白紙上畫一條直線MON，取O點為入射點并作過O點的法線；畫出線段EO作為入射光線，在EO上垂直紙面插上兩根大頭針P1、P2；放上半圓形玻璃磚（圖中實線部分），使玻璃磚的直線邊界與MN重合、底面圓心與O點重合，并記錄半圓邊界；在玻璃磚曲線邊界一側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調(diào)整視線方向，在這一側插上大頭針P3，使P3擋住 （選填“P1、P2”或“P1、P2的像”）；
（2）移去玻璃磚，畫出半圓邊界，連接OP3交半圓邊界于B點，作入射光線的延長線交半圓邊界于A點；再過A、B點作法線的垂線，垂足分別為 C、D點。設AC的長度為l1，CO的長度為l2，BD的長度為l3，DO的長度為l4，則玻璃磚的折射率的最簡表達式為n＝ （用l1、l2、l3或l4表示）；
（3）該同學在實驗過程中，玻璃磚位置沒有移動，僅僅是畫半圓時半徑偏大，由此測得玻璃磚的折射率將 （選填“偏大”“偏小”“不變”或“無法確定”）。
【解答】解：（1）在半圓邊界一側透過玻璃磚觀察到的是P1、P2的像，故應使 P3擋住P1、P2的像；
（2）光線的入射角的正弦值
折射角的正弦
根據(jù)光的折射定律，玻璃磚的折射率
（3）若玻璃磚位置沒有移動，僅僅是畫半圓時半徑偏大時，分析可知光線的入射角和折射角都不變，由此測得玻璃磚的折射率將不變。
故答案為：（1）P1、P2的像；（2）（3）不變。
（2024 寧河區(qū)校級一模）做“測定玻璃的折射率”的實驗中，先在白紙上放好玻璃磚，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，插上大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像。如圖所示，aa′和bb'分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，用“+”表示大頭針的位置。圖中AO表示經(jīng)過大頭針P1和P2的光線，該光線與界面aa'交于O點，MN表示法線。
（1）請將光路圖畫完整，并在圖中標出光線進入玻璃磚發(fā)生折射現(xiàn)象的入射角θ1和折射角θ2；
（2）該玻璃磚的折射率可表示為n＝ 。（用θ1和θ2表示）
（3）下列說法正確的是 。
A.玻璃磚的寬度應盡量大些，即圖中aa'與bb'間的距離大些
B.入射角應盡量大些
C.大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大些
D.如果某同學將玻璃界面aa'和bb'的間距畫得過寬了，如圖所示，其他操作正確，折射率的測量值將偏大
【解答】解：（1）由于P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，故通過P1、P2的光線折射后通過P3、P4，作出光路圖，如圖1所示：
圖1
（2）根據(jù)折射定律，玻璃磚的折射率為：
（3）A.實驗中，為了便于準確作出光路圖，應使玻離磚的寬度應盡量大些，即圖中aa'與bb'間的距離大些，故A正確；
B.實驗中，為了便于測量折射角與入射角，入射角應盡量大些，故B錯誤；
C.實驗中，為了更加精準確定入射光線與折射光線，大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大些，故C正確；
D．以實線作出實際光路圖，用虛線作出測量光路圖，如圖2所示
圖2
根據(jù)圖像可知，光進入玻璃磚的入射角不變，測量時的折射角偏大，則折射率的測量值將偏小，故D錯誤。
故選：AC。
故答案為：（1）見解析；（2） （3）AC

展開更多......

收起↑