题目内容

(1)某同学用时间传感器代替了秒表做“用单摆测定重力加速度”的实验,他的设计如图所示:长为L的摆线一端固定在铁架台上,另一端连接一质量为m、半径为r的小球,在摆线上紧临小球套有一小段轻细挡光管,当单摆摆动到平衡位置时,挡光管能挡住从光源A正对光敏电阻R1发出的细光束,信号处理系统就能形成一个电压信号,两端电压u与时间t的关系如图乙所示,R2为定值电阻.
①用此装置测得的重力加速度表达式为
 

②当有光照时,信号处理系统获得的是
 
.(填“u1”或“u2”)
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(2)现有下列器材:
A.6V蓄电池一组(内阻约0.1Ω)
B.直流电流表(0~0.2A)一只
C.直流电流表(0~0.02A)一只
D.直流电压表(0~3V)一只
E.直流电压表(0~10V)一只
F.滑动变阻器(0~10Ω)一只
G.滑动变阻器(0~500Ω)一只
H.电阻箱(0~9999.9Ω,Im=0.2A)
I.电键一只、导线若干
现在要比较准确地测量一只约0.6Ω电阻的阻值:
①在虚线框(图丙)中画出实验的原理图;
②实验中除了电源、电键和导线外,还需要的器材是
 
;(用器材前的字母表示)
③写出测量电阻的表达式Rx=
 
;表达式中各符号的物理意义是
 
分析:(1)①由单摆周期公式,求出重力加速度的表达式,根据重力加速度的表达式求解.
②利用串联电路的分压原理分析即可.
(2)要比较准确地测量电阻的阻值,需要测量多组数据,故采用滑动变阻器分压式接法;电阻较小,采用安培表外接法;需要电阻箱与待测电阻串联保护电表和电源;然后根据串并联电路的电压、电流关系列式求解.
解答:解:(1)①根据图象可以知道小球的周期是2T0
根据单摆的周期公式T=2π
l
g
,得到:g=
4π2l2
T2

所以此装置测得的重力加速度表达式为:
π2(L+r)
T
2
0

②当有光照射R1时,光敏电阻R1阻值减小,信号处理系统获得的是低电压,输出为u2
(2)①要比较准确地测量一只约0.6Ω电阻的阻值,需要采用滑动变阻器分压式接法;
电阻较小,采用安培表外接法;待测电阻比较小,需要电阻箱分压;
设计电路图如图所示:
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②电源电压为3V,待测电阻为0.6Ω,如果直接接到电源两端,电流过大,故需要用电阻箱与待测电阻串联保护电表和电源,故电流表选择较大量程的,选择B;电源电压3V,故电压表选择D;滑动变阻器采用分压式接法,选择小电阻的,故选F;电阻箱H也是需要的;
③根据欧姆定律,有:
U
I
=R+Rx

解得:Rx=
U
I
-R

其中:U为电压表的读数,I为电流表的读数,R为电阻箱的读数.
故答案为:(1)①
π2(L+r)
T
2
0
,②u2
(2)①如图所示;②BDFH;③
U
I
-R
;U为电压表的读数,I为电流表的读数,R为电阻箱的读数.
点评:第一小题关键是明确是实验原理,然后根据单摆的周期公式列式求解重力加速度;第二小题关键明确实验原理,选择器材设计电路,然后根据串并联电路的电压和电流关系以及欧姆定律列式求解.
练习册系列答案
相关题目

(1)图甲中游标卡尺读数为        mm,图乙中螺旋测微器读数为         mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)在验证机械能守恒定律的实验中,某同学使用50Hz交变电流作电源,在打出的纸带上选择5个计数点ABCDE,相邻两个计数点之间还有4个点没有画出,他测量了C点到A点、和E点到C点的距离,如图丙所示。则纸带上C点的速度

      m/s,重锤的加速度为        m/s2

 

 

 

 

 

(3)2011年11月3日凌晨,我国“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器首次成功实现了空间交会对接试验,这是我国载人太空飞行的又一个里程碑.设想在未来的时间里我国已经建立了载人空间站,空间站绕地球做匀速圆周运动而处于完全失重状态,此时无法用天平称量物体的质量,某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置,如图所示:光电传感器B能够接受光源A发出的细激光束,若B被挡光就将一个电信号传给与之连接的电脑,将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上,左端栓在另一穿过了光滑水平小圆管的细线MON上,N处系有被测小球,让被测小球在竖直面内以O点为圆心做匀速圆周运动.

 

实验时,从电脑中读出小球自第1次至第n次通过最高点的总时间t和测力计示数F,除此之外,还需要测量的物理量是:                  ;被测小球质量的表达式为m=               [用物理量的符号表示].

 

(1)图甲中游标卡尺读数为        mm,图乙中螺旋测微器读数为         mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)在验证机械能守恒定律的实验中,某同学使用50Hz交变电流作电源,在打出的纸带上选择5个计数点ABCDE,相邻两个计数点之间还有4个点没有画出,他测量了C点到A点、和E点到C点的距离,如图丙所示。则纸带上C点的速度

       m/s,重锤的加速度为        m/s2

 

 

 

 

 

(3)2011年11月3日凌晨,我国“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器首次成功实现了空间交会对接试验,这是我国载人太空飞行的又一个里程碑.设想在未来的时间里我国已经建立了载人空间站,空间站绕地球做匀速圆周运动而处于完全失重状态,此时无法用天平称量物体的质量,某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置,如图所示:光电传感器B能够接受光源A发出的细激光束,若B被挡光就将一个电信号传给与之连接的电脑,将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上,左端栓在另一穿过了光滑水平小圆管的细线MON上,N处系有被测小球,让被测小球在竖直面内以O点为圆心做匀速圆周运动.

 

实验时,从电脑中读出小球自第1次至第n次通过最高点的总时间t和测力计示数F,除此之外,还需要测量的物理量是:                   ;被测小球质量的表达式为m=                [用物理量的符号表示].

 

 【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在答题卡相应的答题区域内作答.若三题都做,则按A、B两题评分.

A.(选修模块3—3)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

  (A)用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙。(   )

  (B)温度相同的氢气和氧气,氢气分子和氧气分子的平均速率相同。(   )

  (C)夏天荷叶上小水珠呈球状,是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故。(    )

  (D)自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。(   )

(2)(4分)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤的内容及实验步骤中的计算式:

  (A)用滴管将浓度为的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下的油酸酒精溶液的滴数

  (B)将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止,记下滴入的滴数

  (C)________________________________;

  (D)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数

  (E)用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径______

(3)如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将

一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm   

处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压

强等于大气压强为p0=1.0×105Pa,温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当

温度缓慢升高为330K,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高为360K时,活塞上

升了4cm。求:

(1)活塞的质量;

(2)整个过程中气体对外界做的功。

B.(选修模块3—4)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

   (A)光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一。(     )

   (B)拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度。(      )

   (C)光在介质中的速度大于光在真空中的速度。(     )

(D)变化的电场一定产生变化的磁场;变化的磁场一定产生变化的电场。(     )

   

(2)(4分)如图为一横波发生器的显示屏,可以显示出波由0点从左向右传播的图像,屏上每一小格长度为1cm。在t=0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示。因为显示屏的局部故障,造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)。此后的时间内,观察者看到波形相继传经B、C处,在t=5秒时,观察者看到C处恰好第三次(从C开始振动后算起)出现平衡位置,则该波的波速可能是

(A)3.6cm/s    (B)4.8cm/s

(C)6cm/s     (D)7.2cm/s

 

 

 

(3)(4分)如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针确定入射光线,并让入射光线过圆心,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针,使挡住的像,连接。图中为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,分别是入射光线、折射光线与圆的交点,均垂直于法线并分别交法线于点。设的长度为的长度为的长度为的长度为,求:

①为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量(用上述给  

出量的字母表示),

②玻璃砖的折射率

 

 

C.(选修模块3—5)(12分)

(1)下列说法中正确的是________

(A)X射线是处于激发态的原子核辐射出的

(B)放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1

(C)光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性

(D)原子核的半衰期不仅与核内部自身因素有关,还与原子所处的化学状态 

有关

(2)氢原子的能级如图所示,当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时,辐射的光  

子照射在某金属上,刚好能发生光电效应,则该金属的逸出功为 ▲  eV。

现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的

光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有  ▲    种。

 

(3)如图,质量为m的小球系于长L=0.8m的轻绳末端。绳的另一端

系于O点。将小球移到轻绳水平位置后释放,小球摆到最低点A

时,恰与原静止于水平面上的物块P相碰。碰后小球回摆,上升的

最高点为BAB的高度差为h=0.2m。已知P的质量为M=3m

P与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25,小球与P的相互作用时间

极短。求P沿水平面滑行的距离。

 

 

 【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在答题卡相应的答题区域内作答.若三题都做,则按A、B两题评分.

A.(选修模块3—3)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

  (A)用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙。(    )

  (B)温度相同的氢气和氧气,氢气分子和氧气分子的平均速率相同。(    )

  (C)夏天荷叶上小水珠呈球状,是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故。(    )

  (D)自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。(    )

(2)(4分)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤的内容及实验步骤中的计算式:

  (A)用滴管将浓度为的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下的油酸酒精溶液的滴数

  (B)将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止,记下滴入的滴数

  (C)________________________________;

  (D)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数

  (E)用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径______

(3)如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将

一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm   

处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压

强等于大气压强为p0=1.0×105Pa,温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当

温度缓慢升高为330K,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高为360K时,活塞上

升了4cm。求:

(1)活塞的质量;

(2)整个过程中气体对外界做的功。

B.(选修模块3—4)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

   (A)光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一。(      )

   (B)拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度。(      )

   (C)光在介质中的速度大于光在真空中的速度。(      )

(D)变化的电场一定产生变化的磁场;变化的磁场一定产生变化的电场。(      )

   

(2)(4分)如图为一横波发生器的显示屏,可以显示出波由0点从左向右传播的图像,屏上每一小格长度为1cm。在t=0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示。因为显示屏的局部故障,造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)。此后的时间内,观察者看到波形相继传经B、C处,在t=5秒时,观察者看到C处恰好第三次(从C开始振动后算起)出现平衡位置,则该波的波速可能是

(A)3.6cm/s    (B)4.8cm/s

(C)6cm/s     (D)7.2cm/s

 

 

 

(3)(4分)如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针确定入射光线,并让入射光线过圆心,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针,使挡住的像,连接。图中为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,分别是入射光线、折射光线与圆的交点,均垂直于法线并分别交法线于点。设的长度为的长度为的长度为的长度为,求:

①为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量(用上述给  

出量的字母表示),

②玻璃砖的折射率

 

 

C.(选修模块3—5)(12分)

(1)下列说法中正确的是________

(A)X射线是处于激发态的原子核辐射出的

(B)放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1

(C)光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性

(D)原子核的半衰期不仅与核内部自身因素有关,还与原子所处的化学状态 

有关

(2)氢原子的能级如图所示,当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时,辐射的光  

子照射在某金属上,刚好能发生光电效应,则该金属的逸出功为 ▲  eV。

现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的

光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有   ▲    种。

 

(3)如图,质量为m的小球系于长L=0.8m的轻绳末端。绳的另一端

系于O点。将小球移到轻绳水平位置后释放,小球摆到最低点A

时,恰与原静止于水平面上的物块P相碰。碰后小球回摆,上升的

最高点为BAB的高度差为h=0.2m。已知P的质量为M=3m

P与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25,小球与P的相互作用时间

极短。求P沿水平面滑行的距离。

 

 

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