题目列表(包括答案和解析)
橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明k=YS/L,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量。
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(1)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值。下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图乙中作出F—x图象.
|
拉力F/N |
5.0 |
10.0 |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
|
伸长量x/cm |
1.60 |
3.20 |
4.80 |
6.40 |
8.00 |
(2)由以上实验可求出该橡皮筋的K值为___________N/m(保留两位有效数字)。
(3)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究合力的方法,如图所示,三根橡皮筋在O点相互连接,拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点。在实验中,可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小,并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向,从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法。在实验过程中,下列说法正确的是( )
A.只需要测量橡皮筋的长度,不需要测出橡皮筋的原长
B.为减小误差,应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C.以OB、OC为两邻边作平行四边形,其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等
D.多次实验中即使O点不固定,也可以探究求合力的方法
橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明k=YS/L,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量。
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(1)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值。下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图乙中作出F—x图象.
| 拉力F/N | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 |
| 伸长量x/cm | 1.60 | 3.20 | 4.80 | 6.40 | 8.00 |
| YS | L |
| 拉力F/N | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 |
| 伸长量x/cm | 1.60 | 3.20 | 4.80 | 6.40 | 8.00 |
(25分)图1所示为杨氏双缝干涉实验的示意图,取纸面为yz平面。y、z轴的方向如图所示。线光源S通过z轴,双缝S1、S2对称分布在z轴两侧,它们以及屏P都垂直于纸面。双缝间的距离为d,光源S到双缝的距离为l,双缝到屏的距离为D,
,
。
1.从z轴上的线光源S出发经S1、S2不同路径到P0点的光程差为零,相干的结果产生一亮纹,称为零级亮纹。为了研究有一定宽度的扩展光源对于干涉条纹清晰度的影响,我们先研究位于轴外的线光源S′形成的另一套干涉条纹,S′位于垂直于z轴的方向上且与S平行,两者相距
,则由线光源S′出发分别经S1、S2产生的零级亮纹
,
与P0的距离![]()
2.当光源宽度为
的扩展光源时,可将扩展光源看作由一系列连续的、彼此独立的、非相干的线光源组成。这样,各线光源对应的干涉条纹将彼此错开,在屏上看到的将是这些干涉条纹的光强相加的结果,干涉条纹图像将趋于模糊,条纹的清晰度下降。假设扩展光源各处发出的光强相同、波长皆为
。当
增大导致零级亮纹的亮暗将完全不可分辨,则此时光源的宽度![]()
3.在天文观测中,可用上述干涉原理来测量星体的微小角直径。遥远星体上每一点发出的光到达地球处都可视为平行光,从星体相对的两边缘点发来的两组平行光之间的夹角
就是星体的角直径。遥远星体的角直径很小,为测量如些微小的角直径,迈克尔逊设计了测量干涉仪,其装置简化为图2所示。M1、M2、M3、M4是四个平面反射镜,它们两两平行,对称放置,与入射光(a、 a′)方向成45°角。S1和S2是一对小孔,它们之间的距离是d。M1和M2可以同步对称调节来改变其中心间的距离h。双孔屏到观察屏之间的距离是D。a、 a′和b、 b′分别是从星体上相对着的两边缘点发来的平行光束。设光线a、 a′垂直双孔屏和像屏,星光的波长是
,试导出星体上角直径
的计算式。
注:将星体作圆形扩展光源处理时,研究扩展光源的线度对于干涉条纹图像清晰度的影响会遇到数学困难,为简化讨论,本题拟将扩展光源作宽度为
的矩形光源处理。
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