【正文】 02 ? ? ? ? ? 1980 ? 18 (? )102 ? ? ? ? ? 1987 ? 18 (? )102 ? ? ? ? ? 2022 ? 18 (? )102 ? ? ? ? ? 2022 ? 18 (? )102 ? ? ? ? ? 2028 ? 18 (? )102 ? ? ? ? ? 2041 ? 18 (? )102 ? ? ? ? ? 2049 ? 19 (? )102 ? ? ? ? ? 2057 ? 19 (? )102 ? ? ? ? ? 2066 ? 19 (? )102 ? ? ? ? ? 2069 ? 19 (? )102 ? ? ? ? ? 2085 ? 19 (? )102 ? ? ? ? ? 2096 ? 19 (? )102 ? ? ? ? ? 2101 ? 19 (? )102 ? ? unnecessary Error for RB: ?=?????????????=?????? ???????? ?=? 2222IIVVRRBBError for T: K 。39。39。 ln39。39。ln====RRRR??For working out ?? we know that: R ? ?R = ? k? R’ ? ?R’ = ? k? 透光率 t = % 方法 1 0 .0 1 。ln 。 000000==???????=????????? ???=?=aRRTTaaRTaBBB計算方法 2 ? ? ? ? 12970000m a x =?=???=RRTTa? ? ? ? 12970000m i n =?=???=RRTTa m i nm a x ====? aaaa = ?a = 問題 3 ? 2?l = 620 – 565 。 ==== aRTaaRT誤差計算方法 1 2971 。 39 ? d) 297 。 ?=nnRR實驗解答 Pm ? B ? V A ? P ? Photoresistor ? Incandescent Bulb ? Potentiometer ? Red socket ? Black socket ? Ohmmeter ? ? ? Voltmeter ? V ? Ammeter ? A ? Platform ? P ? Potentiometer ? Pm ? Battery ? B 問題 1 問題 2 a) t0 = 24 186。s constant. c: speed of light. RB0 由 I = 0 , V 和 I 的關(guān)系外推 83,0BaRT =a 由室溫 (T0)下的燈絲電阻 (RB0)給出 RTaB00=萬用表測量溫度 T? 燈絲溫度的確定 實驗關(guān)鍵點 : ??光敏電阻 LDR的參數(shù) ?= bER n?= )(39。常數(shù) ckch 2=h: Planck180。 EbRn 39。 波耳茲曼常數(shù) , k = ? （ 光速 , c = ? e) 作圖并計算 h 和 Δh，可以用任何方法（允許使用考場提供的計算器的統(tǒng)計功能） 。在答題紙上寫出方程并標(biāo)注為方程（ 9）。用這些數(shù)據(jù)和公式 (8)計算 ? 和 Δ? 。在進行下一步之前先不要作數(shù)據(jù)處理。在答題紙上將這些數(shù)據(jù)列表。連接電源電位器 ,慢慢轉(zhuǎn)旋鈕增加燈泡電壓 , 電壓的取值范圍從 。 EbRn 39。如圖 F－ 8所示 ， 通過它產(chǎn)生為 E’= , 測量這時的 LDR的電阻 R’, 有 ? F7 F ? F8 ? 得到 ? (8) ? 在完成問題 4的 b)部分之前，不要進行這一步。它可以通過圖 F－ 7所示的裝置，測量 R和 E的關(guān)系來完成。理論上，理想的 LDR的 γ = 1，然而，基于許多因素的作用，在實際情況下 γ 1。 LDR的電阻滿足以下公式 ? (7) ? 這里 b是常數(shù) ,它僅與 LDR的成分和幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。 問題 4 ? LDR的性質(zhì) ? LDR的材料在黑暗中是不導(dǎo)電的。 ? 濾光器的光學(xué)性質(zhì) ? 試管中有由硫酸銅等材料的濾光液體 ,它的用處是吸收燈泡的紅外輻射。 d) 用（ 6）式求 a 和 ?a的值， RB,0 用 Ω， T0 用 K 作單位。 將所選擇的所有數(shù)據(jù)填在答卷紙的表中。以 RB作為縱軸，作圖表示 RB與 I的關(guān)系。 每一對 V和 I的值，求出相應(yīng)的電阻值 RB 。（ 100mV以下至少測量 15個點。這里，為了測量 RB,0，將電池與電位器相連接。 ??=T 83,0BaRT =a) 用萬用表測量環(huán)境溫度 T0。 ? 由（ 4）（ 5）式，忽略熱膨脹可以得到 ? (6) ? 可見，為了得到 T首先要確定 a。在 300K－3655K之間，鎢滿足以下經(jīng)驗關(guān)系（ SI單位制） ? (5) ? 熱膨脹造成燈絲長度和截面的改變。 問題 2: 燈絲溫度的測量 ? 導(dǎo)電燈絲的電阻 RB滿足以下公式： (4) 式中 ?是導(dǎo)體的電阻率 , , l 是長度 , S是燈絲的橫截面積。 實驗裝置 Platform Potentiometer Battery Lamp A V ? LDR Cover Ruler Solution filter Holder Grey filter Voltmeter Ammeter Ohmeter 部件： 圓臺上裝置有光敏電阻、試管與及 12V 的電燈泡 k? 10匝電位器 (Pm) 電池 、黑導(dǎo)線 、黑導(dǎo)線 問題 問題 1：線路圖 在答卷紙 1上畫出盒子里以及盒子之間完整的電路圖。這個公式中 c3 是一個未知比例常數(shù)。 ? F2 ? A ? B ? C ? ul ? l l0 ? F3 ? 光敏電阻（ LDR）的電阻 R 與其所受光照 E 有關(guān)，而 E 則與鎢絲的功率密度成正比 ? ? 式中無量綱參數(shù) ? 為 LDR的特征之一，需由本實驗中求得。 (1) 本實驗的基本組件 ? 輻射物體為白熾燈 A的鎢絲，有很寬的輻射光譜，而且發(fā)光度可調(diào)。真實物體不是“全黑”的；一個物體與相同溫度的黑體的輻射功率比就是該物體的發(fā)射率 ? ，通常 ? 與波長有關(guān)。黑體就是能完全吸收所有波長輻射的物體，同時它也是完全的輻射體。 本實驗的目的是測量普朗克常數(shù)。 常見的光就是由大量的光子聚在波前處形成的。這一最小值在取何值時出現(xiàn)？ b) 原子吸收一個光子的動量為 )/1( cx?w ?c/0w?解 答 a)根據(jù)經(jīng)典的多普勒效應(yīng)公式有： ? 根據(jù)題目給定 ,單位時間中運動原子吸收光子使得動量的發(fā)生變化引起作用力為 ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?????????????=?==?22022000//411//4112//??wd??wd?w??ccscFFvFxxxx?題目給定 β0 可以判斷 d0 0// wd? cx222020))/(41(8?d?dw??=cs?因為 ? 考慮到原子間距離與密度的關(guān)系 ,與波長 l相當(dāng) . Tmk B/?=lKmknT BQ 63/22 10)/()( ?= ?c) 當(dāng)溫度為 T時 ,對應(yīng)的德布羅意波長 2225422022 /10/ smkgcp ?=? w?d) 20P)2/(2/3 20 mPTk dB =16 = tN p?假設(shè)在平衡態(tài)時 .原子的動量平方為 這時與溫度的關(guān)系為 在 t的時間內(nèi) , 吸收光子后 (6束激光照射 )原子數(shù) ? 2p? 22 pN22022 /22 cp w?=?t時間內(nèi)總的動量變化為 原子每一次吸收和輻射產(chǎn)生的動量變化為由 d)給出 4/223)2/(12 220 ?????????=?=d??d??? mmpP p ?)4/()||2||2( Bd kT d??d? ?= ?2/?d =KkT Bd 4m i n )2/( ?== ??換句話說 ,原子的冷卻是因為耗散力 原子的動量變化 : 引起的溫度變化為 f) 要使溫度達到極小值 三、典型實驗題的分析 36屆國際奧林匹克物理實驗考試 典型物理實驗題分析 2022年 36屆國際奧林匹克物理競賽實驗題為一題 ,學(xué)生考試 5小時 .試題與 2022年世界物理年紀(jì)念愛因斯坦成就 100年主題有一定關(guān)系 ,作為國際物理競賽 ,題目主題好 ,但難度一般 ,優(yōu)秀學(xué)生用 . 獲獎面 70％的 230學(xué)生名成績分布 滿分 20分 1 8 分以上1816分161414101 0 以下用白熾燈測普朗克常數(shù) 實驗題： － 2022年國際奧賽題 用白熾燈測量普朗克常數(shù) (Planck’s Constant) 普朗克于 1900年提出光是以能量量子 hv 的形式從物體中放出的假設(shè)。穩(wěn)態(tài)的溫度由這兩個不同過程的共同作用來確定。 ? e) [ 分 ] 因為反沖效應(yīng)，即使經(jīng)歷很長的時間，氣體的平均溫度并不會變?yōu)榻^對零度，而是達到一個有限值。根據(jù)上面給出的原子密度，當(dāng)量子效應(yīng)不能將原子看作實物粒子時，估算氣體溫度 TQ的數(shù)值。 ? с) [ 分 ] 如果 6束激光分別沿著 x、 y和 z軸的正負方向照射原子， ? 對 β0， 有耗散力作用在原子上，使得原子的平均能量減小?？梢院雎灾亓Φ淖饔?，實際的實驗中用一附加磁場來補償重力的作用 . ?γ Ee Eg ?δ ?ω ?ω0 ? 普朗克常數(shù) h = 1034 J s ? 玻爾茲曼常數(shù)