《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案1.docx
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《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案1
《实验:
用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案
(1)
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.
(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中,所用实验装置如图甲所示.
①转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读下手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读下手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了白炽灯换成激光发射器以外,其他不必要的器材元件有________.
(2)在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC,并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像.
正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出).为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图2甲、乙所示.在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______(选填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n=_________(用代表线段长度的字母ED、FG表示).
2.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。
接通电源使光源正常工作。
(1)组装仪器时,单缝和双缝的空间关系应该为___________。
A.a代表单缝,b代表双缝
B.a代表双缝,b代表单缝
C.二者相互垂直放置
D.二者相互平行放置
(2)将红色滤光片改为绿色滤光片,其他实验条件不变,在目镜中仍可看见清晰的条纹,则__________。
A.条纹为竖条纹B.条纹为横条纹
C.与红光相比条纹间距变窄D.与红光相比条纹间距变宽
(3)经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为Δx,则这种色光的波长表达式为λ=_____(用题中所给字母表示)。
3.
(1)在“单摆测重力加速度”实验中,测量周期时,秒表指针如图1所示,读数为_____秒
(2)在“双缝干涉测量光的波长”实验中,某同学观察到如图2所示的干涉条纹,于是他使分划板中心刻线与亮条纹中央对齐,移动测量头进行测量,在这种情况下光的波长的测量值(__________)
A.偏小B.偏大C.不变
4.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,
①下列操作正确的是________.
A.先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头
B.接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压
C.观察到条纹比较模糊,可以调节拨杆进行调整
D.测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合
②下列图示中条纹间距表示正确是________.
5.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.4mm的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=0.5m。
然后,接通电源使光源正常工作。
(1)由理论分析可知,波长为λ的单色光在双缝干涉实验中形成干涉条纹,其相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=_____(字母表达式);
(2)用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板处于B位置时游标卡尺读数如图中所给出,则分划板在图中B位置时游标卡尺读数为xB=_____mm;
(3)若已知分划板处于A位置时,刻度为11.1mm,该单色光的波长λ=_____m(结果保留2位有效数字);
(4)另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好。
若他对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加。
以下改动可实现这个效果的是_____。
A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B.仅将单缝远离双缝移动少许
C.仅将单缝与双缝的位置互换
D.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
6.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,如图甲所示,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.25mm的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,单缝与双缝之间的距离为5.00cm,光屏与双缝屏间的距离L=60.00cm。
接通电源使光源正常工作。
(1)在图甲中,要使单缝与双缝相互平行,干涉条纹更加清晰明亮,以下操作最合理的是______;
A.移动光源B.转动双缝C.调节拨杆D.转动遮光筒
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可______;
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(3)某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次看到的干涉条纹如图乙所示,图乙中的数字是该同学给各暗纹的编号,分划板中心刻线对准1、2间的亮纹中心,此时游标尺的读数x1=9.30mm;接着再转动手轮,看到的的干涉条纹如图丙所示,此时游标卡尺读数如图丁所示,则读数x2=_____mm;利用上述测量结果,经计算可得这种色光的波长λ=____nm(计算结果保留三位有效数字)。
7.
(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验,下列说法错误的是(________)
A.“探究速度随时间变化规律”的实验中,不需要平衡摩擦力
B.探究“功和速度变化关系”的实验中,只打出一条纸带不能进行探究
C.探究“加速度和力、质量的关系”实验中,物块的质量应远小于小车和砝码的总质量
D.利用该实验装置,只要平衡摩擦力,就可以用来“探究机械能守恒定律”实验
(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中,打出了一条纸带,如图所示,已知打点计时器的频率为50Hz,则小车的加速度为______m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图丙所示。
①小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰,他通过左右调节拨杆,改变______(选填“滤镜”、“单缝”或“双缝”)的方向,成功观察到实验现象。
②小李同学已经测量出其中3个距离L1、L2、L3,分别为光源到单缝、单缝到双缝、双缝到毛玻璃的距离,又测出第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a,已知双缝间的距离d,则产生干涉条纹的光的波长为______(用题中所给字母表示)。
8.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。
接通电源使光源正常工作。
(1)组装仪器时,单缝和双缝的空间关系应该为____________。
A.a代表单缝,b代表双缝
B.a代表双缝,b代表单缝
C.二者相互平行放置
D.二者相互垂直放置
(2)将红色滤光片改为绿色滤光片,其他实验条件不变,在目镜中仍可看见清晰的条纹,则_________。
A.条纹为横条纹
B.条纹为竖条纹
C.与红光相比条纹间距变窄
D.与红光相比条纹间距变宽
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图中A、B位置时,游标尺的读数分别为x1、x2,则入射的单色光波长的计算表达式为λ=_________。
(4)图为上述实验装置示意图。
S为单缝,S1、S2为双缝,屏上O点处为一条亮条纹。
若实验时单缝偏离光轴,向下微微移动,则可以观察到O点处的干涉条纹________。
A.向上移动B.向下移动C.间距变大D.间距变小
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.610滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm;第10亮条纹
解析:
610滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm;第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm,故相邻亮条纹之间的距离为
由于激光是单色的相干光源,所以不需要单缝和滤光片.
(2)[3][4].设入射角为α,折射角为β,根据折射定律得,根据几何关系有:
对于甲图
对于乙图
可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙,折射率
.
【点睛】
知道双缝干涉实验的原理及操作步骤,以及掌握螺旋测微器的读数方法;几何光学的实验要理解实验原理,正确作出光路图,结合折射定律进行求解.
2.ADAC
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]AB.双缝的光来自于同一个单缝,因此单缝a距离光源更近,A正确,B错误;
CD.双缝与单缝应该平行放置,才能观察到双缝干涉
解析:
ADAC
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]AB.双缝的光来自于同一个单缝,因此单缝a距离光源更近,A正确,B错误;
CD.双缝与单缝应该平行放置,才能观察到双缝干涉实验,C错误,D正确。
故选AD。
(2)[2]AB.由于单缝保持竖直,条纹的方向与单缝平行,因此条纹竖直,A正确,B错误;
CD.由于绿光的波长比红光的短,因此干涉条纹间距比红光的窄,C正确,D错误。
故选AC。
(3)[3]根据两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
可得波长表达式
3.5B
【解析】
【详解】
(1)[1]分针超过的半格,故读为30s,秒针在18.5s位置,故总的读数为;
(2)[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,条纹间距
解析:
5B
【解析】
【详解】
(1)[1]分针超过的半格,故读为30s,秒针在18.5s位置,故总的读数为
;
(2)[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,条纹间距测量值偏大,根据双缝干涉条纹的间距公式
,待测光的波长测量值也是偏大,故选B.
4.ABCC
【解析】
A、根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知,安装器材的过程中,先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上单缝和双缝及测量头,故A正确;
B、要
解析:
ABCC
【解析】
A、根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知,安装器材的过程中,先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上单缝和双缝及测量头,故A正确;
B、要小灯泡发光,则接通电源前把输出电压调到小于或等于小灯泡额定的电压,故B错误;
C、观察到条纹比较模糊,可能是单缝和双缝不平行,可以调节拨杆进行调整,故C正确;
D、测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹的中心重合,故D错误;
故选ABC.
(2)干涉条纹的宽度是一个明条纹与一个暗纹之间的宽度的和,为两个相邻的明(或暗纹)条纹中心之间的距离,故C图是正确的.
【点睛】知道实验步骤和注意事项;条纹宽度是相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离.
5.D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理,则有
(2)[2]图中B位置时游标卡尺读数为
(3)[3]条纹的间距
根据
得该单色光的波长
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理,则有
(2)[2]图中B位置时游标卡尺读数为
(3)[3]条纹的间距
根据
得该单色光的波长
(4)[4]A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间,
、
与d都不变,则
不变,条纹数目不变,A错误;
B.仅将单缝远离双缝移动少许,
、
与d都不变,则
不变,条纹数目不变,B错误;
C.仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,C错误;
D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,
减小,
与d都不变,则
减小,条纹数目将有所增加,D正确。
故选D。
6.)CB18.45635
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]要使单缝与双缝相互平行,应通过调节拔杆,带动单缝转动,使单缝与双缝平行,故C正确,ABD错误。
故
解析:
)CB18.45635
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]要使单缝与双缝相互平行,应通过调节拔杆,带动单缝转动,使单缝与双缝平行,故C正确,ABD错误。
故选C。
(2)[2]由于目镜观察范围确定,要想观察到的条纹个数增加,应使条纹间距变窄,根据相邻亮条纹间距的公式
可减小屏与双缝的距离,增大双缝间距离,减小波长,故B正确,ACD错误。
故选B。
(3)[3]游标卡尺读数
[4]根据
解得
根据
代入数据
7.BD0.8单缝
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.此装置可以用来研究匀变速直线运动,但不需要平衡摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.探究“功和速度变化关系
解析:
BD0.8单缝
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.此装置可以用来研究匀变速直线运动,但不需要平衡摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.探究“功和速度变化关系”的实验中,实验操作正确,打出一条纸带就能进行探究,故B错误,符合题意;
C.探究“加速度和力、质量的关系”实验中,物块的质量应远小于小车和砝码的总质量,才能保证小车受到的拉力等于物块的重力,故C正确,不符合题意;
D.虽然平衡了摩擦力,但摩擦力并没有消失,在物块运动的过程中有摩擦力做功,故系统机械能不守恒,所以不能用此装置验证系统机械能守恒。
故D错误,符合题意。
故选BD。
(2)[2]打点计时器的交变电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点计时点,故相邻两个计数点之间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由逐差法求加速度
(3)[3]小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰,他通过左右调节拨杆,改变单缝的方向。
[4]第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a,则相邻两个亮条纹的间距
根据
得
8.ACBCA
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]AB.双缝的光来自于同一个单缝,因此单缝a距离光源更近,故A正确,B错误;
CD.双缝与单缝应该平行放置,才能观
解析:
ACBC
A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]AB.双缝的光来自于同一个单缝,因此单缝a距离光源更近,故A正确,B错误;
CD.双缝与单缝应该平行放置,才能观察到双缝干涉实验,故C正确,D错误。
故选AC。
(2)[2]AB.由于单缝保持竖直,条纹的方向与单缝平行,因此条纹竖直,故B正确,A错误;
CD.根据两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
由于绿光的波长比红光的短,因此干涉条纹间距比红光的窄,故C正确,D错误。
故选BC。
(3)[3]由图可知,两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
根据两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
可得波长表达式
(4)[4]若实验时单缝偏离光轴向下微微移动,则主光轴变的倾斜,则可以观察到O点处的干涉条纹向上移动,由
可知,条纹间距不变,选项A正确,BCD错误。
故选A。
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