题目内容
【题目】“通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是
A. 汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是4.9eV
B. KG间电压低于4.9V时，电流随电压增大而上升，是因为电子能量越高，越容易克服反向电压到达A极
C. KG间电压在5~10V之间时，出现电流随电压增大而上升的一段图线，是因为单位时间使汞原子发生跃迁的电子个数增加
D. 即使KG间电压高于4.9V，电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性
【答案】C
【解析】
由题意知，KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，这说明电子经过加速后获得的动能正好达到汞原子跃迁的最低能量，也就是从基态跃迁到第一激发态所吸收的能量，所以A正确；当KG间的电压低于4.9 V时，电子在KG间被加速而获得的能量低于4.9 eV。电子与汞原子碰撞时，不能使汞原子跃迁到激发态。同时电子不会因为碰撞而损失能量，电子能量越高越容易克服GA间的反向电压抵达A极，因此电流随着KG间电压的升高也越来越大，所以B正确；当KG间电压在5~10V之间时，电流随电压增大而上升，是因为电子在KG空间与汞原子碰撞而转移掉4.9 eV的能量后，还留有足够的能量，又能克服反向电压从G极到达A极，电流又上升了，所以C错误；因为原子不是实心体，所以当电子进入汞原子内部时，即使KG间电压高于4.9V，电子也存在着始终不与汞原子发生碰撞的可能性，故D正确。
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【题目】某同学通过实验制作一简易温控开关，实验原理图如图所示，当继电器电流超过10 mA时，衔铁吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻与温度t的关系如下表所示。
t/℃ | 30.0 | 40.0 | 50.0 | 60.0 | 70.0 | 80.0 |
R/Ω | 199.5 | 145.4 | 108.1 | 81.8 | 62.9 | 49.7 |
(1)提供的实验器材有：
电源E1(3 V，内阻不计)
电源E2(6 V，内阻不计)
滑动变阻器R1(0～20 Ω，内阻不计)
滑动变阻器R2(0～200 Ω，内阻不计)
热敏电阻Rt
电阻箱(0～999.9 Ω)
开关S，导线若干
为使该装置实验对30～80℃之间任意温度的控制，电源应选______(选填“E1”或“E2”)；滑动变阻器选_______(选填“R1”或“R2”)。
(2)欲使热敏电阻为40℃时衔铁吸合，下列操作步骤正确的顺序是______。
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用变阻箱替换热敏电阻，将变阻箱电阻调至145.4 Ω
A．⑤④②③① B．③⑤④②① C．①④⑤②③ D．④⑤②③①
【题目】某同学用如图1所示装置通过两球碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使m1球从斜槽上某一固定位置S由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把m1球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让m1球仍从位置S由静止开始滚下，和m2球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落地处．
①请你叙述用什么方法找出落地点的平均位置（_______________）
②对于实验的操作要求，下列说法正确的是（_____）
A．m1球的质量一定大于m2球的质量，m1球的半径可以大于m2球的半径
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．将小球静止放在的轨道末端看小球是否滚动来检测斜槽轨道末端是否水平
E. 每次实验中，m1球必须从同一位置静止释放。
F. 本实验必需使用的器材有刻度尺、天平和秒表
③ 在某次实验中，测量出两小球的质量分别为m1、m2，MP的长度是L1，ON的长度是L2，则在实验误差允许范围内，本实验验证动量守恒定律的表达式为_________________，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。
④如图2，将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律”实验。碰撞时难免有能量损失，只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变，它才有可能是我们寻找的不变量。
如图3甲所示，用细线将两个滑块拉近，把弹簧压缩，然后烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。如图3乙所示，在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架，可以得到能量损失很小的碰撞。在滑块的碰撞端贴胶布，可以增大碰撞时的能量损失。如果在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥（图3丙），碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动，这样的碰撞中能量损失很大。
若甲、乙、丙图中左侧滑块和右侧滑块的质量都为m，两遮光片的宽度都为d，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
状态 | 左侧光电门 | 右侧光电门 | |
甲图 装置 | 碰前 | 无 | 无 |
碰后 | T1 | T2 | |
乙图 装置 | 碰前 | T3 | 无 |
碰后 | 无 | T4 | |
丙图 装置 | 碰前 | T3 | 无 |
碰后 | 无 | T6、T6 |
a．根据实验数据，若采用乙图装置，碰后右侧滑块第一次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间为T4。若采用丙图装置，碰后右侧滑块第一次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间为T6。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断T4和T6的关系应为T4________T6（选填“>”、“<”或“=”）。
b．利用图甲所示的实验装置能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小__________？如果可以，请根据实验中能够测出的物理量写出表达式__________。
