（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實驗微講座4 4 實驗十四 探究碰撞中的不變量教學(xué)案

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1、實驗十四　探究碰撞中的不變量 一、實驗?zāi)康? 1．驗證一維碰撞中的動量守恒． 2．探究一維彈性碰撞的特點． 二、實驗原理 在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速率v、v′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞前后動量是否守恒． 三、實驗器材 斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙等． 四、實驗步驟 1．方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量． (2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌． (3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(a.改變滑塊的質(zhì)量．

2、b.改變滑塊的初速度大小和方向)． (4)驗證：一維碰撞中的動量守恒． 2．方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2. (2)安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來． (3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰． (4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度． (5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗． (6)驗證：一維碰撞中的動量守恒． 3．方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量． (

3、2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥． (3)實驗：接通電源，讓小車A運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動． (4)測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由v＝算出速度． (5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗． (6)驗證：一維碰撞中的動量守恒． 4．方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律 (1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球． (2)按照如圖所示安裝實驗裝置，調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平． (3)白紙在下，復(fù)寫紙在上，在適當(dāng)位置鋪放

4、好．記下重垂線所指的位置O. (4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置． (5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次．用步驟 (4)的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N.如圖所示． (6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1＝m1＋m2，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立． (7)整理好實驗器材放回原處． (8)實驗結(jié)論：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒．

5、 五、誤差分析 1．系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否為一維碰撞． (2)實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力等． 2．偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量． 3．減小誤差的措施 (1)設(shè)計方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件． (2)采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差． 　對實驗步驟及實驗誤差分析的考查 【典題例析】 　(2020·嘉興月考)某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架

6、等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差． (1)下面是實驗的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ②向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣； ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向； ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑥先______________

7、____，然后___________________________________________， 讓滑塊帶動紙帶一起運動； ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖乙所示； ⑧測得滑塊1的質(zhì)量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g. (2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)． (3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_______________________________ _________

8、_______________________________________________________________. [解析]　(1)實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源，再放開滑塊1. (2)作用前系統(tǒng)的總動量為滑塊1的動量p0＝m1v0. v0＝ m/s＝2.00 m/s， p0＝0.310×2.00 kg·m/s＝0.620 kg·m/s. 作用后系統(tǒng)的總動量為滑塊1和滑塊2的動量和，且此時兩滑塊具有相同的速度v， v＝ m/s＝1.20 m/s， p＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)×1.20 kg·m/s ＝0.618 kg·m/s. (3)存在誤

9、差的主要原因是紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦． [答案]　(1)接通打點計時器的電源　放開滑塊1 (2)0.620　0.618 (3)紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦 　如圖是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱．實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高．將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上．釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點．測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒．現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b，C

10、點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外： (1)還需要測量的量是_________________、______________和______________． (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為________________________．(忽略小球的大小) 解析：(1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h和桌面離水平地面的高度H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h

11、、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動量變化． (2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程 2m1＝2m1＋m2. 答案：(1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2　立柱高h　桌面離水平地面的高度H (2)2m1＝2m1＋m2 　對實驗數(shù)據(jù)處理的考查 【典題例析】 　(2020·寧波聯(lián)考)某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器探究碰撞中的不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動．他設(shè)計的裝置如圖甲所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz，長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力．

12、 甲 乙 (1)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距(已標在圖上)．A為運動的起點，則應(yīng)選________段來計算A碰前的速度．應(yīng)選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)． (2)已測得小車A的質(zhì)量m1＝0.4 kg，小車B的質(zhì)量為m2＝0.2 kg，則碰前兩小車的總動量為________ kg·m/s，碰后兩小車的總動量為________ kg·m/s. [解析]　(1)從分析紙帶上打點的情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準確地描述小車A在碰撞前的運動情況，應(yīng)選用BC

13、段計算小車A碰前的速度．從CD段打點的情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在DE段內(nèi)小車運動穩(wěn)定，故應(yīng)選用DE段計算A和B碰后的共同速度． (2)小車A在碰撞前速度 v0＝＝ m/s＝1.050 m/s 小車A在碰撞前動量 p0＝mAv0＝0.4×1.050 kg·m/s ＝0.420 kg·m/s 碰撞后A、B的共同速度 v＝＝ m/s＝0.695 m/s 碰撞后A、B的總動量 p＝(mA＋mB)v＝(0.4＋0.2)×0.695 kg·m/s ＝0.417 kg·m/s. [答案]　(1)BC　DE　(2)0.420　0.417 　利用氣墊導(dǎo)軌通過閃光照相進行“探究碰

14、撞中的不變量”這一實驗． (1)實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大應(yīng)選圖中的________(填“甲”或“乙”)，若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選圖中的________(填“甲”或“乙”)．(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥) (2)某次實驗時碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖所示．已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0～80 cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10 cm處．若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極

15、短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的________時刻，A、B兩滑塊質(zhì)量比mA∶mB＝________． 解析：(1)若要求碰撞時動能損失最大，則需兩滑塊碰撞后結(jié)合在一起，故應(yīng)選圖中的乙；若要求碰撞時動能損失最小，則應(yīng)使兩滑塊發(fā)生彈性碰撞，即選圖中的甲． (2)由圖可知，第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10 cm處，第二次A在x＝30 cm處，第三次A在x＝50 cm處，碰撞在x＝60 cm處．從第三次閃光到碰撞的時間為， 則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的2.5T時刻．設(shè)碰前A的速度為v，則碰后A的速度為，B的速度為v，根據(jù)動量守恒定律可得mAv＝－mA·＋mB·v，解得

16、＝. 答案：(1)乙　甲　(2)2.5T　2∶3 [隨堂檢測] 1．(2020·湖州調(diào)研)在探究碰撞中的不變量的實驗中，實驗裝置的示意圖如圖所示．實驗中，入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是(　　) A．釋放點越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小 B．釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確 C．釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小 D．釋放點越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道對被碰小球的阻力越? 解析：選C.入射小球釋放點越高，入射球碰前速度越大，相碰時

17、內(nèi)力越大，阻力的影響相對減小，可以較好地滿足動量守恒的條件，也有利于減少測量水平位移時的相對誤差，從而使實驗誤差減小，選項C正確． 2．在做探究碰撞中的不變量實驗時，入射球a的質(zhì)量為m1，被碰球b的質(zhì)量為m2，小球的半徑為r，各小球的落地點如圖所示，下列關(guān)于這個實驗的說法正確的是(　　) A．入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相等的小球 B．讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰，每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下 C．要驗證的表達式是m1＝m1＋m2 D．要驗證的表達式是m1＝m1＋m2 解析：選D.在此裝置中，應(yīng)使入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量，防止入射球反彈或靜止，故A錯；入射

18、球每次必須從斜槽的同一位置由靜止?jié)L下，保證每次碰撞都具有相同的初動量，故B錯；兩球做平拋運動時都具有相同的起點，P為不放被碰球時小球的落點，M為入射球碰后的落點，N為被碰球的落點，故應(yīng)驗證的關(guān)系式為：m1＝m1＋m2，D對，C錯． 3．如圖(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，當(dāng)甲車受到水平向右的沖量時，隨即啟動打點計時器．甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動． 紙帶記錄了碰撞前甲車和碰撞后兩車的運動情況如圖(b)所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車運動速度大小為________m/s，甲、乙兩車的質(zhì)量比m甲∶m乙＝

19、________． 解析：由題圖(b)可得碰前甲車的速度為 v1＝ m/s＝0.6 m/s. 碰后兩車的共同速度 v2＝ m/s＝0.4 m/s. 由動量守恒定律有m甲v1＝(m甲＋m乙)v2. 由此得甲、乙兩車的質(zhì)量比＝＝＝. 答案：0.6　2∶1 4．氣墊導(dǎo)軌(如圖)工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力．為了探究碰撞中的不變量，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩

20、個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動． 如圖為某次實驗打出的點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以相同間距的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度x1、x2和x3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為______________、____________，兩滑塊的總動量大小為____________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為________．重復(fù)上述實驗，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則碰撞前后兩滑塊動量不變． 解析：打點周期為，打x1、x2、x3均用時.碰前其中一

21、個滑塊的動量 p1＝mv1＝m＝a＝0.2abx1 碰前另一個滑塊的動量 p2＝mv2＝m＝a＝0.2abx3. 故碰前總動量p＝p1－p2＝0.2ab(x1－x3)， 同理碰后總動量p′＝2m＝0.4abx2. 答案：0.2abx1　0.2abx3　0.2ab(x1－x3)　0.4abx2 [課后達標] 1．(2020·杭州調(diào)研)(1)兩個同學(xué)分別利用清華大學(xué)和廣東中山大學(xué)的物理實驗室，各自在那里用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了“單擺的周期T與擺長L的關(guān)系”，他們通過校園網(wǎng)交換實驗數(shù)據(jù)，并由計算機繪制了T2－L圖象，如圖甲所示．在中山大學(xué)的同學(xué)所測實驗結(jié)果對應(yīng)的圖線是____

22、____(選填“A”或“B”)． (2)在清華大學(xué)做實驗的同學(xué)還利用計算機繪制了a、b兩個擺球的振動圖象，如圖乙所示．關(guān)于a、b兩個擺球的振動圖象，下列說法正確的是________． A．a(chǎn)、b兩個單擺的擺長相等 B．b擺的振幅比a擺小 C．a(chǎn)擺的機械能比b擺大 D．在t＝1 s時有正向最大加速度的是a擺 解析：(1)由單擺周期公式T＝2π可得：T2＝L，由此可知T2－L圖象的斜率k＝，則重力加速度g＝，圖線的斜率k越大，重力加速度越小，中山大學(xué)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣刃∮谇迦A大學(xué)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋蓤D象可知，圖線A是在中山大學(xué)的同學(xué)的實驗結(jié)果對應(yīng)的圖線． (2)由于Ta＜Tb，重力

23、加速度g相等，由單擺周期公式T＝2π可得，兩單擺的擺長不相等，故A錯誤；由題圖乙所示圖象可知，兩單擺的振幅關(guān)系：Aa＜Ab，故B錯誤；由于不知道兩擺球的質(zhì)量關(guān)系，因此無法比較兩擺的機械能關(guān)系，故C錯誤；由題圖乙所示圖象可知，在t＝1 s時刻，a擺球位于負最大位移處，因此它具有正向的最大加速度，故D正確． 答案：(1)A　(2)D 2．(2020·紹興質(zhì)檢)將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h(未知)且開口向下的小筒中(單擺的下部分露于筒外)，如圖甲所示，將懸線拉離平衡位置一個小角度后由靜止釋放，設(shè)單擺振動過程中懸線不會碰到筒壁，如果本實驗的長度測量工具只能測量出筒的下端口到擺球球心的距離L，

24、并通過改變L而測出對應(yīng)的擺動周期T，再以T2為縱軸、L為橫軸作出T2－L函數(shù)關(guān)系圖象，那么就可以通過此圖象得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭. (1)如果實驗中所得到的T2－L關(guān)系圖象如圖乙所示，那么真正的圖象應(yīng)該是a、b、c中的________； (2)由圖可知，小筒的深度h＝________m，當(dāng)?shù)刂亓λ俣萭＝________m/s2(π取3.14，g的計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)． 解析：(1)由單擺周期公式T＝2π得T2＝＋，縱軸截距大于0，圖線應(yīng)為題圖乙中的圖線a； (2)由圖象的截距得h＝0.3 m；由斜率可求得 g＝＝m/s2＝π2 m/s2≈9.86 m/s2.

25、 答案：(1)a　(2)0.3　9.86 3．在“測定玻璃的折射率”實驗中： (1)為了取得較好的實驗效果，下列操作正確的是________． A．必須選用上下表面平行的玻璃磚 B．選擇的入射角應(yīng)盡量小些 C．大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上 D．大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離盡量小些 (2)某同學(xué)在測量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點為圓心，OA為半徑畫圓，交OO′延長線于C點，過A點和C點作垂直法線的直線分別交于B點和D點，如圖甲所示，若他測得AB＝6 cm，CD＝4 cm，則可求出玻璃的折射率n＝________． (3)某同學(xué)在畫界面時，不小

26、心將兩界面aa′、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________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)． 解析：(1)用插針法測定玻璃的折射率時，玻璃磚上下表面不一定要平行，故A錯誤；為了減小測量的相對誤差，選擇的入射角應(yīng)盡量大些，效果會更好，故B錯誤；為了準確確定入射光線和折射光線，大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上，故C正確；大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些時，引起的角度誤差會減小，角度的測量誤差會小些，故D錯誤． (2)圖中P1P2作為入射光線，OO′是折射光線，設(shè)光線在玻璃磚上表面的入射角為i，折射角為r，則由幾何知識得到：sin i＝，sin r

27、＝，又AO＝OC 則折射率：n＝＝＝＝1.5. 答案：(1)C　(2)1.5　(3)偏小 4.(2020·嘉興質(zhì)檢)小明同學(xué)設(shè)計了一個用刻度尺測半圓形玻璃磚折射率的實驗，如圖所示，他進行的主要步驟是： A．用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d. B．先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚移走，標出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線OC. C．將玻璃磚放回白紙的原處，長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置． D．調(diào)節(jié)激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O，并使長直尺MN的左右兩側(cè)均出現(xiàn)亮點，記下左側(cè)亮點到A點的距離x1，右側(cè)亮點

28、到A點的距離x2. (1)小明利用實驗數(shù)據(jù)計算此玻璃磚折射率的表達式為n＝________． (2)關(guān)于上述實驗，以下說法正確的是________． A．在∠BOC的范圍內(nèi)，改變?nèi)肷涔饩€PO的入射角，直尺MN上可能只出現(xiàn)一個亮點 B．左側(cè)亮點到A點的距離x1一定小于右側(cè)亮點到A點的距離x2 C．左側(cè)亮點到A點的距離x1一定大于右側(cè)亮點到A點的距離x2 D．要使左側(cè)亮點到A點的距離x1增大，應(yīng)減小入射角 解析：(1)設(shè)光線在AB面上的入射角為α，折射角為β，根據(jù)幾何關(guān)系有：sin α＝，sin β＝.則折射率n＝＝. (2)當(dāng)入射角大于等于發(fā)生全反射的臨界角時，只有反射沒有折射，

29、則直尺MN上只出現(xiàn)一個亮點，故A正確；光從玻璃射入空氣，折射角大于入射角，通過幾何關(guān)系知，x1

30、___． (2)比較圖a和圖c，可以說明______________． (3)能進行上述比較的前提是做這三次實驗時不改變________和________的位置(從“A”“B”“C”“D”中選擇)． 解析：(1)比較圖a和圖b可知，對相同色光，雙縫間的距離變小，相鄰條紋間距增大； (2)比較圖a和圖c可知，對相同雙縫，光波長變短，相鄰條紋間距減小； (3)能進行上述比較的前提是做這三次實驗時保證雙縫到光屏的距離不變即不改變C、D的位置． 答案：(1)對相同色光，雙縫間距減小，相鄰條紋間距增大 (2)對相同雙縫，光波長變短，相鄰條紋間距減小 (3)C　D 6．在雙縫干涉實驗中，

31、分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1________Δx2(填“>”“＝”或“<”)．若實驗中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為________ mm. 解析：由公式Δx＝λ可知，Δx1>Δx2.相鄰亮條紋之間的距離為Δx＝ mm＝2.1 mm，雙縫間的距離d＝，代入數(shù)據(jù)得d＝0.300 mm. 答案：>　0.300 7．(2018·4月浙江選考)(1)細絲和單縫有相似的衍射圖樣．在相同條件下，小明用激光束分別垂直

32、照射兩種不同直徑的細絲Ⅰ和細絲Ⅱ，在光屏上形成的衍射圖樣如圖1中a和b所示．已知細絲Ⅰ的直徑為0.605 mm，現(xiàn)用螺旋測微器測量細絲Ⅱ的直徑，如圖2所示，細絲Ⅱ的直徑為________mm.圖1中的________(填“a”或“b”)是細絲Ⅱ的衍射圖樣． 　　 (2)小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗．單縫和平面鏡的放置如圖3所示，白熾燈發(fā)出的光經(jīng)過濾光片成為波長為λ的單色光照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋．小明測得單縫與鏡面延長線的距離為h，與光屏的距離為D，則條紋間距Δx＝________．隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另

33、一單縫，形成雙縫結(jié)構(gòu)，則在光屏上________(填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋． 解析：(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則，固定刻度的0.5 mm 刻度線已露出，估讀到0.001 mm，讀數(shù)為0.998 mm.由圖1可知，b圖中衍射現(xiàn)象更明顯，對應(yīng)的細絲更細，故a圖是細絲Ⅱ的衍射圖樣． (2)該實驗可以看成是雙縫間距d＝2h、雙縫與光屏間距L＝D的雙縫干涉(如圖所示)，所以Δx＝λ＝λ.在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，可以形成雙縫結(jié)構(gòu)，但白熾燈的光通過濾光片后直接通過雙縫是形成了兩個光源，而光波是概率波，隨機發(fā)射，即使兩個光源同時打開也不能保證相遇的兩列光波相位差恒定，所以不能形成

34、穩(wěn)定的相位差，并不能成為相干光．產(chǎn)生干涉的必要條件是兩列波的頻率相等、振動方向相同以及相位差恒定，必須要用一分為二的方法獲得相干光，所以雙縫干涉實驗需要在雙縫前再加一條單縫. 答案：(1)0.998(0.996～1.000均可)　a　(2)λ　不能 8.(2018·11月浙江選考)小明做“探究碰撞中的不變量”實驗的裝置如圖甲所示，懸掛在O點的單擺由長為l的細線和直徑為d的小球A組成，小球A與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球B發(fā)生對心碰撞，碰撞后小球A繼續(xù)擺動，小球B做平拋運動． (1)小明用游標卡尺測小球A直徑如圖乙所示，則d＝____________mm.又測得了小球A質(zhì)量m1

35、，細線長度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平拋運動的水平位移x、豎直下落高度h.為完成實驗，還需要測量的物理量有________________________________________________________________________． (2)若A、B兩球碰后粘在一起形成新單擺，其周期____________(選填“小于”“等于”或“大于”)黏合前單擺的周期(擺角小于5°)． 解析：(1)游標卡尺的精確度為0.05 mm，根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)方法可知，d＝14 mm＋8×0.05 mm＝14.40 mm.碰撞過程中動量守恒，m1v1＝m1v′1＋m2v′

36、2，A球碰前的速度可以由m1g(l＋)(1－cos α)＝m1v得出，故還需要測小球B的質(zhì)量m2，以及碰后A球的最大擺角來計算碰后A球的速度． (2)若碰后粘在一起形成新單擺，根據(jù)單擺周期公式可知T＝2π，擺球質(zhì)量變大不會改變單擺的周期． 答案：(1)14.40　小球B的質(zhì)量m2，碰撞后A球擺動的最大擺角β　(2)等于 9.在一次實驗中，某同學(xué)選用了兩個外形相同的硬質(zhì)小球A和B，小球A質(zhì)量較大，小球B質(zhì)量較?。撏瑢W(xué)實驗發(fā)現(xiàn)：若在水平面上用A球去撞擊原來靜止的B 球，碰后A和B都向前運動；若用B球去撞擊原來靜止的A球，碰后A球向前運動，B球向后運動．為了探究碰撞中的不變量，該同學(xué)計劃用

37、如圖所示的圓弧槽進行實驗．實驗時，分別將小球M、N放在豎直平面內(nèi)的半圓形玻璃軌道內(nèi)側(cè)(軌道半徑遠大于小球半徑)．現(xiàn)讓小球M從與圓心O等高處由靜止釋放，在底部與靜止的小球N發(fā)生正碰． (1)實驗中，若實驗室里有如下所述的四個小球： ①半徑為r的玻璃球； ②半徑為2r的玻璃球； ③半徑為1.5r的鋼球； ④半徑為2r的鋼球． 為了便于測量，該同學(xué)M球應(yīng)選用______________，N球應(yīng)選用____________．(填編號，下同) (2)實驗中不用測量的物理量為____________． ①小球M的質(zhì)量m1和小球N的質(zhì)量m2; ②圓弧軌道的半徑R; ③小球M碰后上升

38、的最高處與O點連線偏離豎直方向的夾角θ1; ④小球N碰后上升的最高處與O點連線偏離豎直方向的夾角θ2. (3)用上述測得的物理量表示碰撞中的不變量的等式為：______________． 解析：(1)兩球大小應(yīng)該相同．為使M球撞后反彈，要使M球質(zhì)量小于N球質(zhì)量，根據(jù)條件M球選②，N球選④. (2)(3)根據(jù)機械能守恒，碰前：m1gR＝m1v 碰后：m1gR(1－cos θ1)＝m1v′ m2gR(1－cos θ2)＝m2v 碰撞過程，由動量守恒m1v1＝m2v2－m1v′1 得m1＝m2－m1，故圓弧軌道的半徑不用測量． 答案：(1)②　④　(2)② (3)m1＝m2－m1 15