实验电磁感应光的衍射与干涉-20090219

实验:电磁感应、光的衍射与干涉2009-01一、（学生实验）研究磁通量变化时感应电流的方向（C）探究目的：探究感应电流的方向与磁通量变化的关系。实验原理：将条形磁铁的N、S极分别插入感应线圈，或从线圈中拉出，观察与线圈相连的检流计指针的偏转情况，然后归纳判断感应电流方向的规律。实验器材：条形磁铁、检流计、感应线圈等。实验过程：将条形磁铁的N、S极分别插入或拉出感应线圈，观察并记录检流计指针的偏转方向。实验记录：1、将条形磁铁的N、S极分别插入或拉出感应线圈的过程中，线圈中感应电流的方向及感应电流磁场的方向。2、归纳出感应电流的方向和磁通量变化的关系： 。尝试设计新的方案：二、（学生实验）用DIS研究回路中感应电动势的大小与磁通量变化快慢的关系（B）探究目的：探索影响感应电动势大小的有关因素。 实验器材：导轨、小车、挡光片、螺线管、磁铁、电压传感器、光电门传感器、计算机等。实验装置：如图所示，小车上装有磁铁和挡光片，小车的挡光片经过光电门传感器时，DIS实验系统记录挡光时间t，电压传感器记录下此段时间螺线管中感应电动势的平均值E。实验过程和数据分析：1、让小车以不同的速度靠近螺线管，得到在不同t内的感应电动势平均值E（感应电动势平均值近似于最大值）。2、重复上述步骤可得一组t 和E值，点击软件界面的“E-1/t ” 绘制图线，出现倾斜的直线。实验中因磁铁相对螺线管位置的变化相同，各次实验螺线管中磁通量的变化量都相同，可见感应电动势E与1/t成正比关系，即E和1/t成正比。3、改用不同匝数的线圈（线圈直径不变），使磁铁用相同的速度靠近线圈，会得到什么结果？三、（学生实验）观察光的干涉现象和衍射现象（B）（一）观察光的干涉现象探究目的：利用自制的双缝，观察光的干涉条纹的间距随双缝的间隙、光屏到缝的距离变化的情况。实验器材：激光，自制的双缝屏，光屏。实验原理：当激光通过双缝时，被分为振动情况相同的两束光，照射到光屏上产生叠加形成光的干涉现象。实验步骤：1、自制双缝屏。将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出很小的间隙（约0.1mm）的双缝。在两刀片间夹上纸片，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；2、按图示方法，让激光束通过自制的双缝，观察在屏上出现的现象；3、换下不同间隙的双缝，保持缝到光屏的距离不变，记录下观察到的现象；4、保持双缝的间距不变，改变光屏到缝的距离，记录下观察到的现象；观察结果： 。实验结论：1、当保持双缝的间距不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距越大；2、保持光屏到缝的距离不变，双缝的间距越小，屏上条纹的间距越大。（二）观察光的衍射现象探究目的：利用自制的狭缝，观察光的衍射条纹的间距随狭缝的宽度变化的情况。实验器材：激光，自制的双缝屏，光屏。实验原理：当激光通过狭缝时，光离开直线路径绕到障碍物阴影里去，形成光的衍射现象。实验步骤：1、自制狭缝。用两片中央有孔的硬纸片夹着两刀片，如图所示，形成一个可以调节缝宽的狭缝；2、按图示方法，让激光束通过自制的狭缝，观察在屏上出现的现象；3、保持缝到光屏的距离不变，调节狭缝的宽度，记录下观察到的现象；观察结果： 。L1L2实验结论：当保持狭缝到光屏的距离不变，屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大。四、跟进练习：1（8分）如图所示器材可用来研究电磁感应现象及判断感应电流方向。(1) 在给出的实物图中，用笔线作为导线将实验仪器连成实验电路。(2) 将线圈插入中，合上电键。能使感应电流与原电流的绕行方向相反的实验操作是:A、插入软铁棒 B、出线圈L1C、滑动变阻器阻值变小 D、断开电建1（1）图略 （2）A C2（4分）如图所示, 蹄形磁铁水平放置，在磁场中有一水平光滑导轨通过接线柱P、Q与导线相连，导轨上面搁有一导体细棒AB。导线将AB棒、电源、变阻器、电键等构成电路。闭合电键, 可观察到导体棒AB向 运动(填“左”或“右”)，此现象表明通电导线在磁场中 。2（4分） 左， 会受到力的作用 (每格2分)3如图所示，A是长直密绕通电螺线管。小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A。能反映通过电流表中电流随x变化规律的是（ ）3、C，4（6分）如图所示是测量磁感应强度B的一种装置把一个很小的电阻为R、匝数为N、面积为S的测量线圈L放在通电螺线管内待测处，线圈平面与螺线管轴线垂直，将测量线圈跟测量电量的仪器G表串联当闭会电键K 时， G表可测得瞬间流过测量线圈的电量Q，则 测量磁感应强度B所运用的原理是A法拉第电磁感应定律和电阻定律B闭合电路欧姆定律和电阻定律C法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律D法拉第电磁感应定律和楞次定律 （ ） 用此方法测量通电螺线管内轴线处磁感应强度的表达式为B=_4C （3分） ； B=RQ/NS （3分）K5（5分）如图所示是测磁感应强度的一种装置。把一个很小的测量线圈放在待测处，测量线圈平面与该处磁场方向垂直，将线圈跟冲击电流计G串联（冲击电流计是一种测量电量的仪器）。当用反向开关K使螺线管里的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而有电流流过G。该测量线圈的匝数为N，线圈面积为S，测量线圈电阻为R，其余电阻不计。（1）若已知开关K反向后，冲击电流计G测得的电量大小为q，则此时穿过每匝测量线圈的磁通量的变化量为_（用已知量的符号表示）。（2）待测处的磁感应强度的大小为B_。5（1）qR/N （3分） （2）qR/2NS （2分）甲乙6（6分）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图12甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图12乙将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在甲图中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。则：图12（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将_；（填：向左偏、不偏转或向右偏）（2）线圈A放在B中不动时，指针将_；（填：向左偏、不偏转或向右偏）（3）线圈A放在B中不动，突然切断开关S，电流表指针将_；（填：向左偏、不偏转或向右偏）6（1）向右偏；（2）不偏转；（3）向左偏。7（6分）如图所示，在做“研究电磁感应现象”的实验中，为了使实验现象明显，将_线圈与灵敏电流计相连（填“A”或“B”），请运用法拉第电磁感应定律等有关知识判断A、B两圈中匝数较多的是_，导线较粗的是_。7（6分）A ，A，B8（6分）某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感强度测量值周-2.0-3.03.02.01.000.10.30.50.70.91.11.3-1.0B/mTB/mTt/s图乙期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所磁感强度传感器图甲条形磁铁示的图像。（1）在图像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是_。（2）圆盘匀速转动时的周期是_s。（3）该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈，当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时。按照这种猜测（A）在t = 0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化。（B）在t = 0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化。（C）在t = 0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值。（D）在t = 0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值。8（6分）（1）先快慢不变，后越来越慢（2分）；（2）0.2 （2分） （3）A C （2分）9如图所示，实线表示两个相干光源S1、S2发出的光波的波峰位置，图中的_点为振动加强的位置，图中的_点为振动减弱的位置。92A、b，a10人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如下图所示的四个示意图所表示的实验能说明光具有波动性的是（ ）11如图为双缝干涉实验的装置的示意图图甲是用绿光进行实验时，屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图乙为换用另一种颜色的单色光进行实验时，观察到的条纹情况，a，为中央亮条纹的情况，则以下说法正确的是 （ ）A图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短abcd12在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（ ）Aa、c Bb、c Ca、d Db、d13在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象 （ ）A都是光的衍射现象； B都是光的干涉现象；C前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 ；D前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象。14下列光现象中属于光的干涉现象的是 （ ）A.肥皂泡上的彩色条纹； B.蜂鸟羽毛上的彩色光泽；C.透过单缝观察日光灯看到的条纹； D.油膜上的彩色条纹. 15演示光电效应实验的装置如图所示，实验中，当用弧光灯发出的光照射锌板时，发现验电器指针会发生偏转，则指针上带的电是_电（填“正”或“负”）；已知锌的极限频率为v0，当用频率为v的光照射锌板时，只要满足_的条件，就能发生光电效应16关于光的本性的认识，下列叙述正确的是 （ ）A杨氏双缝干涉实验是光的波动说的有力证据B单色光经窄缝所产生的衍射图样是明暗相间的不等间距条纹C在做光电效应实验时，只要光的强度足够大，就一定有光电子发射出来D爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象17关于光的本性，早期有牛顿的 说和惠更斯的 说；后来又有 提出光的电磁说；上世纪初，为解释光电效应现象，爱因斯坦提出了 说。1820世纪90年代，剑桥大学学生G泰勒做了一个实验，在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底版，整个装置如图所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹。对这照片的平均黑度进行测量，从到达底片的能量得出每秒到达底片的光子数n=1.25106 个。假如起作用的光波长约为510-7m，且当时实验用的箱子长为1.2m。（1）计算从一个光子到来和下一个光子到来所相隔的平均时间t为 ,设光子是依次到达底片的，光束中邻近光子之间的平均距离d为 ；（2）根据(1)的结果,找到了支持光是几率波的证据。理由是 。19利用光电管产生光电流的电路如图所示电源的正极应接在 端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8A， 则每 秒从光电管阴极发射的光电子至少是 个（已知电子电量为 l.610-