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1、考前保溫訓(xùn)練(八) 物理實驗
(限時30分鐘)
1.某同學(xué)用圖甲所示裝置進行“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗.平衡摩擦力后,通過實驗得到圖乙所示的紙帶.紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點,選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F.實驗時小車的質(zhì)量為0.390 kg,小車受到細(xì)繩的拉力為0.40 N.回答下列問題:(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
甲
乙
(1)小車從O到E,所受合力做的功W=________J;動能變化量ΔEk=________J.
(2)實驗中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)W略大于ΔEk,其主要原因是_________(寫出一條即可).
答案:(1)0.1
2、88 0.180 (2)小車受到空氣阻力的作用(紙帶阻力等,從系統(tǒng)誤差的角度回答)
解析:(1)合力做的功W=FxOE=0.4×46.90×10-2 J=0.188 J
動能的變化量ΔEk=mv2E-0=×0.390×
2 J-0=0.180 J.
(2)雖然平衡了摩擦力,但是每次運動中空氣或紙帶的阻力做負(fù)功,所以W略大于ΔEk.
2.(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測量某工件的內(nèi)徑時,示數(shù)如圖甲所示,由圖可知其長度為________cm;用螺旋測微器測量某圓柱體的直徑時,示數(shù)如圖乙所示,由圖可知其直徑為________mm.
(2)某同學(xué)采用如圖丙所示的裝置探究物體的加速度與所受合
3、力的關(guān)系.用砂桶和砂的重力充當(dāng)小車所受合力F;通過分析打點計時器打出的紙帶,測量加速度a.分別以合力F和加速度a作為橫軸和縱軸,建立坐標(biāo)系.根據(jù)實驗中得到的數(shù)據(jù)描出如圖丁所示的點跡,結(jié)果跟教材中的結(jié)論不完全一致.該同學(xué)列舉產(chǎn)生這種結(jié)果的可能原因如下:
①在平衡摩擦力時將木板右端墊得過高;
②沒有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力時將木板右端墊得過低;
③砂桶和砂的質(zhì)量過大,不滿足砂桶和砂的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的實驗條件;
④測量小車的質(zhì)量或者加速度時的偶然誤差過大.
通過進一步分析,你認(rèn)為比較合理的原因可能是( )
A.①和④B.②和③
C.①和③D.②和④
答案:(1)5.0
4、15 4.700 (2)C
解析:(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)50 mm+0.05×3 mm=50.15 mm=5.015 cm.
螺旋測微器讀數(shù)4.5 mm+0.01×20.0 mm=4.700 mm.
(2)由題圖丁可知當(dāng)F=0時,a≠0,則Mgsin θ>f,說明θ角偏大,右端墊得過高;圖象的末端不是直線說明砂桶和砂的總質(zhì)量m0和小車質(zhì)量M不滿足m0?M的關(guān)系,所以只有C選項正確.
3.已知電阻絲的電阻約為10 Ω,現(xiàn)備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用,應(yīng)選用的器材有________(只填代號).畫出用伏安法測上述電阻絲的電阻時的電路圖.
A.量程是0.6 A,內(nèi)阻是0.5 Ω的
5、電流表;
B.量程是3 A,內(nèi)阻是0.1 Ω的電流表;
C.量程是3 V,內(nèi)阻是6 kΩ的電壓表;
D.量程是15 V,內(nèi)阻是30 kΩ的電壓表;
E.阻值為0~1 kΩ,額定電流為0.5 A的滑動變阻器;
F.阻值為0~10 Ω,額定電流為2 A的滑動變阻器;
G.蓄電池(6 V);
H.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干.
答案:ACFGH 電路圖如圖所示
解析:①先選H和電源G.
②選電流表
電源選定后可估算總電流,不連入滑動變阻器時干路電流最大值Imax= A=0.6 A,因此電流表選A.若選B表,會有以下不足:首先0.6 A電流太小,指針偏轉(zhuǎn)范圍不足總刻度的三分之一,讀數(shù)時
6、誤差較大;其次電流表的滿偏電流越大,分度值即精確度越低,故不選B.
③選電壓表
若選C表,量程3 V,則流過R的電流要被控制在0.3 A以下,由上面所選A電流表的量程知,此時其指針可偏轉(zhuǎn)較大.
若選D表,電壓表為15 V量程時,精確度太低,為實現(xiàn)電壓表和電流表精確度的匹配,應(yīng)選C表而不選D表.
④選變阻器
由于上面所選的是量程為3 V的電壓表,滑動變阻器用限流接法時,選0~10 Ω的變阻器時阻值太小(電阻絲電壓超過電壓表量程),選用0~1 000 Ω的變阻器時阻值太大(調(diào)節(jié)不方便),因此決定滑動變阻器采用分壓電路的連接方式.由于電阻絲阻值約為10 Ω,為在3 V、0.3 A以下范圍內(nèi)
7、調(diào)節(jié)滑動變阻器,讀取幾組測量值,滑動變阻器應(yīng)選0~10 Ω的.不選用0~1 000 Ω的滑動變阻器,一是因為其阻值太大,調(diào)壓不靈敏;二是在滿足要求的情況下,應(yīng)盡量選用小規(guī)格的器材.
⑤確定電流表的接法
由Rx= 10 Ω,RA=0.5 Ω,RV=6 kΩ分析可知,為減小RA分壓帶來的誤差,應(yīng)選用電流表外接法.
選用實驗器材一般應(yīng)根據(jù)實驗原理掌握“可行”“精確”和“方便”的原則.“可行”是指選用的實驗器材要能保持實驗的正常進行;“精確”是指選用的實驗器材要考慮盡可能地減小實驗誤差(如電表的指針偏轉(zhuǎn)要求較大);“方便”是指選用的實驗器材要便于操作.
4.某同學(xué)為了測定一只電阻的阻值,采用了
8、如下方法:
(1)用多用電表粗測:多用電表電阻擋有4個倍率:分別為×1 k、×100、×10、×1,該同學(xué)選擇×100倍率,用正確的操作步驟測量時,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太大(指針位置如圖中虛線所示).為了較準(zhǔn)確地進行測量,請你補充完整下列依次應(yīng)該進行的主要操作步驟:
a.___________________________________________________.
b.兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在0 Ω處.
c.重新測量并讀數(shù),若這時刻度盤上的指針位置如圖中實線所示,測量結(jié)果是________Ω.
(2)為了盡量準(zhǔn)確測該電阻,要求測量時,電表指針有較大偏轉(zhuǎn),測量
9、多組數(shù)據(jù).除被測電阻外,還備有如下實驗儀器,請選擇儀器,設(shè)計實驗電路.
A.電壓表V(量程50 V、內(nèi)阻約為25 kΩ)
B.電流表A1(量程500 mA、內(nèi)電阻r1=20 Ω)
C.電流表A2(量程100 mA、內(nèi)電阻約5 Ω)
D.定值電阻R0(80 Ω)
E.滑動變阻器R(0~10 Ω)
F.電源:電動勢E=6 V,內(nèi)電阻較小
G.導(dǎo)線、開關(guān)若干
請在虛線框內(nèi)畫出能準(zhǔn)確測量電阻R的電路圖(要求在電路圖上標(biāo)出元件符號).請根據(jù)設(shè)計的電路圖寫出Rx的測量值表達(dá)式Rx=________.
答案:(1)a.換用×10倍率的擋位 c.120 (2)電路圖見解析 (R0+r)
10、
解析:(1)由題知選擇×100倍率的電阻擋,正確操作時,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度太大,由多用電表的電阻刻度特點可知,為了使讀數(shù)準(zhǔn)確,指針要擺到表盤中央附近,則要把×100倍率擋換成×10倍率擋.由歐姆表盤的讀數(shù)規(guī)則可知測量結(jié)果為12.0×10 Ω=120 Ω.
(2)已知電源電動勢E=6 V,而電壓表V的量程為50 V,相比較可得知,此電壓表不可選,誤差太大;由電源電動勢E=6 V,被測阻值約120 Ω,可知:通過Rx的最大電流約為I==50 mA;此題要用伏安法測電阻,測量中表的指針要有較大角度偏轉(zhuǎn)誤差才會較小,同時知A1的量程和內(nèi)電阻,可將定值電阻R0與A1串聯(lián)改裝成一電壓表測Rx兩
11、端的電壓;滑動變阻器R=10 Ω比被測電阻Rx小得多,則采取分壓式接法,則電路圖如圖所示:
由電路圖可知,Rx兩端電壓Ux=I1(R0+r1)
Rx中的電流Ix=I2-I1
則Rx==(R0+r1).
5.某小組利用圖示實驗裝置來測定滑塊與桌面之間的動摩擦因數(shù),其中,a是滑塊(可視為質(zhì)點),b是可以固定于桌面的滑槽(滑槽末端與桌面相切).實驗操作步驟如下:
A.將滑槽固定于水平桌面的右端,滑槽的末端與桌面的右端M對齊,讓滑塊a從滑槽上最高點由靜止滑下,落在水平地面上的P點,并測出桌面的高度MO為h,OP距離為x0;
B.將滑槽沿桌面向左移動一段距離,測出滑槽的末端N與桌面的
12、右端M的距離為L,讓滑塊a再次從滑槽上最高點由靜止滑下,落在水平地面上的P′點,測出OP′距離為x;改變L,重復(fù)上述步驟,分別記錄實驗數(shù)據(jù).
不計空氣阻力.請回答下列問題:
(1)實驗________(填“需要”或“不需要”)測量滑塊的質(zhì)量m.
(2)根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作出x2-L關(guān)系的圖象如圖所示,若圖中縱截距為x,橫截距為L0,則可求出滑塊a與桌面間的動摩擦因數(shù)的表達(dá)式是μ=________.
(3)若更換不同材料的滑槽使滑塊a與滑槽b間摩擦阻力減小,則滑塊a與桌面間的動摩擦因數(shù)的測量結(jié)果將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”).
答案:(1)不需要 (2) (3
13、)不變
解析:滑塊a從滑槽上最高點由靜止滑到M點時的速度為v0,則根據(jù)平拋運動的知識可得x0=v0t,h=gt2,將滑槽左移一段距離L后,讓滑塊a再次從滑槽上最高點由靜止滑下,運動到M點的速度為v,則有x=vt,h=gt2,根據(jù)動能定理得-μmgL=mv2-mv,聯(lián)立各式可解得x2=x-4μhL,由此式可知不需測量滑塊的質(zhì)量.再聯(lián)系x2-L圖象有=4μh,即μ=.若更換不同材料的滑槽使滑塊a與滑槽b間摩擦阻力減小,滑塊a與桌面間的動摩擦因數(shù)的測量結(jié)果將不變.
6.有些材料的電阻率隨壓力作用而變化,這種現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”,這種材料可以制成壓力傳感器.現(xiàn)用如圖甲所示的電路先研究某長薄板電阻R
14、x的壓阻效應(yīng),然后將其改裝為傳感器.已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到十幾歐,實驗室中有下列器材:
甲
A.電源E(3 V,內(nèi)阻不計)
B.電流表A1(3 mA,內(nèi)阻r1=10 Ω)
C.電流表A2(300 mA,內(nèi)阻r2約為1 Ω)
D.電壓表V(15 V,內(nèi)阻約5 kΩ)
E.電阻箱R1(最大阻值為10 000 Ω)
F.定值電阻R0=3 Ω
G.開關(guān)S及若干導(dǎo)線
(1)為了比較準(zhǔn)確地測量電阻Rx,請完成圖甲中虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計.
(2)要測量電阻Rx,在電阻Rx上加一個豎直向上的力F(設(shè)豎直向下為正方向),閉合開關(guān)S后,需要讀取的數(shù)據(jù)為_______(用字母表示,并
15、指明字母表示的測量量),求解電阻Rx的表達(dá)式為Rx=________(用所測物理量的字母表示).
(3)根據(jù)實驗測量結(jié)果,作出壓阻元件的Rx-F圖象,如圖乙所示,將這種壓阻元件與一個電流表串聯(lián)接入如圖丙所示電路將電流表改裝成測量壓力的儀表.若定值電阻R0=14 Ω,電源和電流表內(nèi)阻不計,電源電動勢為3 V,則應(yīng)將電流表刻度為________A處改為0 N,將電流表刻度為________A處改為4.5 N.
乙
丙
答案:(1)如圖所示
(2)電流表A1的示數(shù)I1,電流表A2的示數(shù)I2,電阻箱的示數(shù)R1 (3)0.1 0.143
解析:(1)由題圖乙知,被測電阻Rx大小在
16、7~16 Ω之間,則電路中電流最大為0.43 A,電路中有保護電阻R0,電流小于0.3 A,電流表選A2.電源電動勢為3 V,電壓表量程太大,不能準(zhǔn)確測量,應(yīng)將電流表A1與電阻箱串聯(lián),改裝成量程為3 V的電壓表,需要串聯(lián)阻值為990 Ω的電阻,改裝后電壓表總內(nèi)阻為1 000 Ω,被測量電阻為小電阻,電流表A2采用外接法.
(2)閉合開關(guān)后,需要讀出電流表A1的示數(shù)I1,電流表A2的示數(shù)I2,電阻箱的示數(shù)R1,則電阻Rx的表達(dá)式為Rx=.
(3)壓力為0 N時,壓阻元件的電阻為16 Ω,由歐姆定律得電流為0.1 A;當(dāng)壓力為4.5 N時,壓阻元件的電阻為7 Ω,電流為 0.143 A.
內(nèi)容總結(jié)