题目内容

本题共18分,其中(1)问8分,(2)问10分
(1)某同学利用如图图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,其实验的部分原理是利用平抛运动的知识.那么:
①实验中必须要求的条件是
 

A.弧形斜槽必须尽可能的光滑
B.弧形斜槽末端的切线必须水平
C.必须测量出小球的质量m,
D.小球每次必须从同一高度处滚下
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②实验中测得弧形斜槽末端离地面的高度为H,将钢球从斜槽的不同高度h处静止释放,钢球的落点距弧形斜槽末端的水平距离为s.则当s2与H、h的理论关系满足s2=
 
时,小球的机械能守恒.
③实验中,该同学发现实验结果不满足理论计算得到的s2-h关系,该同学认为出现这一结果的原因除了摩擦和空气阻力等外,还有一个原因可能是小球的大小,因此又用游标卡尺测了小球的直径,其结果如图图乙所示.关于该同学认为“小球的大小”对结果有影响的分析,你认为正确吗?
 
.(不需说明理由),小球的直径为
 
mm.
(2)(10分)某同学为了测量一个在不同电压下工作时的电热器Rx的阻值,已知电热器的额定电压为12V.在实验结束后,该同学记录的测量数据如下:
U/V 0 1.0 2.2 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0
I/A 0 0.08 0.15 0.20 0.30 0.40 0.45 0.50
请根据上述信息完成下列问题:
①(2分)除电热器外,实验室里还给该同学提供了如下器材供选择:
A.电流表(0~3A,0.1Ω)
B.电流表(0~0.6A,10Ω)
C.电压表(0~3V,1kΩ)         D.电压表(0~1 5V,30kΩ)
E.滑动变阻器(0~10Ω,0.3A)    F.滑动变阻器(0~l0Ω,2A)
G.输出电压为l6V的学生电源,H.导线、开关.那么该同学选择使用的器材是:
 
.(填序号)
②(4分)在虚线框内画出实验电路图.
③(4分)在图图丙中的坐标纸上作出U-I图象.并根据图象说明电热器的电阻大小随电压变化的关系
 
分析:(1)根据两点选择条件:1、本实验是为了验证机械能守恒定律,应尽可能减小阻力.2、要利用平抛运动知识测量速度.
根据原理分析s2与H、h的理论关系.
(2)根据电流、电压的范围选择电表的量程.电路分为测量电路和调节电路两部分:测量电路要减小误差,力求精确.调节电路使用变阻器,由题给数据应采用分压式.
解答:解:(1)①本实验是为了验证小球从弧形斜槽滚下过程机械守恒,必须满足守恒条件:只有重力做功,因此要减小阻力.故弧形斜槽必须尽可能的光滑.
         要利用平抛运动测量速度,弧形斜槽末端的切线必须水平.
         ②由mgh=
1
2
mv2
,v=
s
2H
g
,代入得到S2=4Hh 
         ③平抛运动物体只受重力,实验时应可尽可能减小阻力,小球的大小影响空气阻力大小.故该同学的分析是正确的.精英家教网
          游标卡尺测出小球的直径D=20.15mm
     (2)①由实验数据可知:电压最大值12.0V,电流最大值0.50A,故选择器材是BDFGH.
          ②电压、电流从0开始测量,滑动变阻器接成分压式.
            由题给数据,电热器的电阻大约10Ω左右,采用电流表外接法.电路图如下.
          ③图线的斜率等于电阻,斜率增大,可见,电热器的电阻大小随电压的增大而增大.
故答案是:(1)①AB;   ②4Hh    ③正确;20.15mm.
          (2)①BDFGH   ②如图(甲).③如图(乙),电热器的电阻大小随电压的增大而增大.
点评:本题中,电热器是非线性元件,电阻R=
U
I
△U
△I
.往往根据电压、电流的测量范围确定电表的量程.
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类别

编号

新能源

 

常规能源

 

 

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5.在世博园区,运行着许多氢燃料汽车,其动力来源是氢燃料电池(结构如图)。

(1)以下是估测氢燃料电池输出功率的实验步骤:

       ①把多用表的选择开关调至电流档,并选择恰当量程,串联在电路中。读出电流I

       ②把多用表的选择开关调至电压档,把红、黑表笔并联在电动机两端,其中红表笔应该接在图中         (填“A”或“B”)端。读出电压U

       ③重复步骤①和②,多次测量,取平均值;

       ④根据公式P=        计算氢燃料电池输出功率。

(2)在上述第②步中遗漏的操作是                      

(3)如果该电动机的效率为,汽车运动的速度为v,则汽车的牵引力为         

 

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B.弧形斜槽末端的切线必须水平
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D.小球每次必须从同一高度处滚下

②实验中测得弧形斜槽末端离地面的高度为H,将钢球从斜槽的不同高度h处静止释放,钢球的落点距弧形斜槽末端的水平距离为s.则当s2与H、h的理论关系满足s2=______时,小球的机械能守恒.
③实验中,该同学发现实验结果不满足理论计算得到的s2-h关系,该同学认为出现这一结果的原因除了摩擦和空气阻力等外,还有一个原因可能是小球的大小,因此又用游标卡尺测了小球的直径,其结果如图图乙所示.关于该同学认为“小球的大小”对结果有影响的分析,你认为正确吗?______.(不需说明理由),小球的直径为______mm.
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G.输出电压为l6V的学生电源,H.导线、开关.那么该同学选择使用的器材是:______.(填序号)
②(4分)在虚线框内画出实验电路图.
③(4分)在图图丙中的坐标纸上作出U-I图象.并根据图象说明电热器的电阻大小随电压变化的关系______.

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