Question

17．回答下列问题：
（1）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝（填写相应的器材）、双缝、遮光筒、光屏．某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，可以采取的方法是BD．
A．换用紫色的滤光片
B．换用红色的滤光片
C．使光源离双缝距离近一些
D．使光屏离双缝距离远一些

（2）在用图乙所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系．
①除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有ACE（选填选项前的字母）．
A．220V、50Hz的交流电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平（附砝码）
②为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是AC．
A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上
C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
③某同学得到了图丙所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a=1.15m/s²（保留三位有效数字）．

④在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实验数据做出的a-F图象如图丁中的1、2、3所示．下列分析正确的是B（选填选项前的字母）．
A．出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力
B．出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适
C．出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大
⑤在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是系统误差（选填“系统误差”或“偶然误差”）．设拉力的真实值为F_真，小车的质量为M，为了使$\frac{{mg-{F_真}}}{F_真}$＜5%，应当满足的条件是$\frac{m}{M}$＜5%．

Answer 1

分析 根据实验原理，即可确定，再依据双缝干涉条纹间距公式△x=$\frac{L}{d}$λ，若要增加条纹宽度，则分析即可；
根据实验原理选择实验器材，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，根据作差法求解加速度，根据牛顿第二定律结合图象特点分析产生的原因，分别对小车和整体根据牛顿第二定律列式求解即可．

解答 解：（1）光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏．
双缝干涉条纹间距△x=$\frac{L}{d}$λ，故要增大屏上相邻亮条纹之间的距离△x，可以增加双缝到屏的距离L，减小缝之间的距离，或者增加光的波长，
因红光的波长比黄光长，比绿光更长，故AC错误，BD正确；
（2）
①电火花计时器需要220V、50Hz的交流电源，要用刻度尺测量纸带上点迹的距离，需要天平测量小车的质量，故需要ACE，
故选：ACE
②为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整长木板的倾斜度，让小车拖着纸带做匀速直线运动，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故AC正确，B错误；
故选：AC
③从第一个点开始，每隔四个点取一个计数点，根据纸带可知，相邻计数点之间的距离依次为x₁=2.61-0.90cm=1.71cm=0.0171m，
x₂=5.50-2.61cm=2.89cm=0.0289m，x₃=9.50-5.50cm=4.00cm=0.0400m，时间间隔为：T=0.1s，
根据作差法得：a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$=$\frac{0.0400-0.0171}{0.02}$=1.15m/s²；
④A、根据图象1可知，当没有挂砝码、砝码盘时，小车产生了加速度，因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大，故A错误；
B、根据图象2可知，随着F的增大，即砝码、砝码盘的质量增大，不再满足砝码、砝码盘质量小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象，故B正确；
C、根据图象3可知，当挂上砝码、砝码盘时，小车的加速度还是为零，说明没有平衡摩擦力或平衡的不够，故C错误；
故选：B
⑤在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是系统误差，
对小车，根据牛顿第二定律得：a=$\frac{{F}_{真}}{M}$，
对整体，根据牛顿第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
且$\frac{mg-{F}_{真}}{{F}_{真}}$＜5%，
解得：$\frac{m}{M}$＜5%．
故答案为：（1）单缝，BD；（2）①ACE；②AC；③1.15（±0.04）；④B；⑤系统误差，5%．

点评 本题关键根据双缝干涉条纹间距公式△x=$\frac{L}{d}$λ列式分析，要明确公式中的各个物理量的含义，注意三种光的波长大小；
对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题，注意平衡摩擦力的细节，理解a-F图象不直的原因．