Question

（1）在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题．
①图1甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是    ．
②将下表中的光学元件放在图1丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．

元件代号	A	B	C	D	E
元件名称	光屏	双缝	白光光源	单缝	透红光的滤光片

将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为    ．（填写元件代号）
③已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离L=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图7甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图2乙所示，则其示数为    mm；在B位置时游标卡尺如图2丙所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为    m．
（2）用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图3所示，斜槽与水平槽圆滑连接．安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O．接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．
①对于上述实验操作，下列说法正确的是   
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
E．小球1的质量应大于小球2的质量
②本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有    ．
A．A、B两点间的高度差h₁          B．B点离地面的高度h₂
C．小球1和小球2的质量m₁、m₂    D．小球1和小球2的半径r
③当所测物理量满足表达式    （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式    （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．
④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图4所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l₁、l₂、l₃．则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为    （用所测物理量的字母表示）．

Answer 1

【答案】分析：（1）双缝干涉的条纹等间距、等亮度．为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色光通过双缝在光屏上产生干涉条纹．
游标卡尺的读数等于主尺读数加速游标读数，不需估读，根据双缝干涉条纹的间距公式求出单色光的波长．
（2）在验证动量守恒定律的实验中，运用平抛运动的知识得出碰撞前后两球的速度，因为下落的时间相等，则水平位移代表平抛运动的速度．若碰撞前后总动能相等，则机械能守恒．
解答：解：（1）①干涉条纹等间距、等宽度、等亮度．故甲正确．
②双缝干涉实验，让单色光通过双缝在光屏上产生干涉条纹，所以各光学元件的排列顺序应为EDBA．
③图2乙游标卡尺的读数为111mm+0.05×2mm=111.10mm．图2丙游标卡尺的读数为115mm+0.05×10mm=115.50mm．
条纹的间距．
根据双缝干涉条纹的间距公式得，．
（2）①A、小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，使得小球与另一小球碰撞前的速度不变．故A正确．
B、斜槽的粗糙与光滑不影响实验的效果，只要到达底端时速度相同即行．故B错误．
C、斜槽轨道末端必须水平，保证小球碰撞前速度水平．故C正确．
D、实验过程中，白纸不可以移动．故D错误．
E、根据动量守恒定律可知若碰撞小球1的质量小于2球的质量，则小球1可能被碰回，所以1球质量必须大于2球质量．故E正确．
故选ACE．
②本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量是两小球的质量，因为可以通过水平位移代表速度的大小，所以不必测量AB的高度和B点离地面的高度．小球的半径不需测量．故C正确．
③因为平抛运动的时间相等，则水平位移可以代表速度，OP是A球不与B球碰撞平抛运动的位移，该位移可以代表A球碰撞前的速度，OM是A球碰撞后平抛运动的位移，该位移可以代表碰撞后A球的速度，ON是碰撞后B球的水平位移，该位移可以代表碰撞后B球的速度，当所测物理量满足表达式m₁?OP=m₁?OM+m₂?ON，说明两球碰撞遵守动量守恒定律，若m₁?OP²=m₁?OM²+m₂?ON²，说明碰撞过程中机械能守恒．
④碰撞前，m₁落在图中的P′点，设其水平初速度为v₁．小球m₁和m₂发生碰撞后，m₁的落点在图中M′点，设其水平初速度为v₁′，m₂的落点是图中的N′点，设其水平初速度为v₂． 设斜面BC与水平面的倾角为α，
由平抛运动规律得：，L_P′cosα=v₁t
解得
同理：，．可见速度正比于，所以只要验证即可．
故答案为：（1）①甲； ②EDBA；
③111.10±0.05；6.4（±0.2）×10^-7m
（2）①ACE；
②C；
③m₁?OP=m₁?OM+m₂?ON；
m₁?OP²=m₁?OM²+m₂?ON²；
④
点评：解决本题的关键掌握实验的原理，以及实验的步骤，在验证动量守恒定律实验中，无需测出速度的大小，可以用位移代表速度．