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1、實驗題提分練5
時間:45分鐘
1.某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌做“驗證動能定理”的實驗,裝置如圖甲所示,在傾斜固定的氣墊導(dǎo)軌底端固定一個光電門.
測出氣墊導(dǎo)軌的長為L,氣墊導(dǎo)軌右端離桌面的高度H,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.
(1)實驗前先用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度,測量示數(shù)如圖乙所示,則遮光條的寬度d=10.75 mm.
(2)開通氣源,讓滑塊分別從不同高度無初速度釋放,讀出滑塊每次通過光電門的時間Δt,測出每次釋放的初始位置到光電門的距離x.實驗要驗證的表達式為g·x=()2(用已知和測量的物理量表示).
(3)為了更直觀地看出Δt和x的變化關(guān)系,應(yīng)該作出圖象-x(選填“Δt-x”“-x”“
2、Δt2-x”或“-x”).
(4)當(dāng)圖象為過原點的一條傾斜的直線,且圖象的斜率為時,動能定理得到驗證.
解析:(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10 mm,游標(biāo)讀數(shù)為:0.05 mm×15=0.75 mm,
所以最終讀數(shù)為:10 mm+0.75 mm=10.75 mm.
(2)要驗證動能定理,即驗證mgsinθ·x=m()2,
即驗證g·x=()2.
(3)由g·x=()2得:=x,為了更直觀地看出Δt和x的變化關(guān)系,應(yīng)作出“-x”圖象.
(4)當(dāng)圖象為過原點的一條傾斜的直線,且圖象的斜率為時,動能定理得到驗證.
2.(2019·全國卷Ⅲ)某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μ
3、A的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準(zhǔn),要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應(yīng)電流表表盤的50 μA刻度.可選用的器材還有:定值電阻R0(阻值14 kΩ),滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω),電阻箱(0~99 999.9 Ω),干電池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),紅、黑表筆和導(dǎo)線若干.
(1)歐姆表設(shè)計
將圖(a)中的實物連線組成歐姆表.歐姆表改裝好后,滑動變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為900 Ω;滑動變阻器選R1(填“R1”或“R2”).
答案:如圖所示
(2)刻度歐姆表表盤
通過計算,對整個表盤進行電阻刻度,如圖(b)表
4、示.表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75,則a、b處的電阻刻度分別為45、5.
(3)校準(zhǔn)
紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指向0 kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接,記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應(yīng)的測量值,完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測量.若校準(zhǔn)某刻度時,電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示,則電阻箱接入的阻值為35_000.0 Ω.
解析:(1)由題知當(dāng)兩表筆間接入15 kΩ的電阻時,電流表示數(shù)為50 μA,由閉合電路歐姆定律有=,代入數(shù)據(jù)解得R=900 Ω,所以滑動變阻器選擇R1.(2)歐姆表的內(nèi)阻Rg′=Rg+r+R0+R=15 kΩ,當(dāng)電流為25 μA時有=?Rx′=3
5、Rx=45 kΩ;當(dāng)電流為75 μA時有=?Rx″=Rx=5 kΩ.(3)紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指向0 kΩ處.題圖(c)中電阻箱讀數(shù)為35 000.0 Ω.
3.為了測定電源電動勢E的大小、內(nèi)電阻r和定值電阻R0的阻值,某同學(xué)利用DIS設(shè)計了如圖甲所示的電路.閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑動觸頭P向某一方向移動時,用電壓傳感器1、電壓傳感器2和電流傳感器測得數(shù)據(jù),并根據(jù)測量數(shù)據(jù),計算機分別描繪了如圖乙所示的M、N兩條U-I圖線.請回答下列問題:
(1)根據(jù)圖乙中的M、N兩條圖線可知( B、C )
A.圖線M是根據(jù)電壓傳感器1和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的
B.
6、圖線M是根據(jù)電壓傳感器2和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的
C.圖線N是根據(jù)電壓傳感器1和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的
D.圖線N是根據(jù)電壓傳感器2和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的
(2)圖乙中兩直線交點處電路中的工作狀態(tài)是( A、B、C )
A.滑動變阻器的滑動觸頭P滑到了最左端
B.電源的輸出功率最大
C.定值電阻R0上消耗的功率為0.5 W
D.電源的效率達到最大值
(3)根據(jù)圖乙可以求得定值電阻R0=2.0 Ω,電源電動勢E=1.5 V,內(nèi)電阻r=1.0 Ω.
解析:(1)由題圖甲可以看出,電壓傳感器1測量的是路端電壓、電壓傳感器2測量的是定值電阻R0兩端的電壓,故電壓傳感器1的示數(shù)隨電流的
7、增大而減小,電壓傳感器2的示數(shù)隨電流的增大而增大,B、C正確.
(2)在兩圖線的交點處,兩電壓傳感器的示數(shù)相同,說明滑動變阻器接入電路中的阻值為零,滑片移動到了最左端,A正確;由兩圖線的斜率可得電源的內(nèi)阻、定值電阻R0的阻值分別為1.0 Ω、2.0 Ω,而內(nèi)外電路的阻值越接近時電源的輸出功率越大,此時外電路的總阻值最小且最接近電源內(nèi)阻,故B正確;由題圖知此時R0兩端電壓與通過的電流分別為1.0 V、0.5 A,故其消耗的功率P=IU=0.5 W,C正確;電源的效率η===,隨外電路總阻值的增大而增大,此時電源效率應(yīng)是最小的,D錯誤.
(3)由圖線M、N的斜率可得電源內(nèi)阻與定值電阻R0的阻值,由圖線N在縱軸上的截距可得電源電動勢.