题目内容

(1)为了验证“当质量一定时,物体的加速度与它所受的合外力成正比”,一组同学用图甲所示的装置进行实验,并将得到的实验数据描在图乙所示的坐标图中.
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①在图乙中作出a-F图线;
②由a-F图线可以发现,该组同学实验操作中遗漏了
 
这个步骤;
③根据a-F图线可以求出系统的质量是
 
(保留两位有效数字).
(2)电流表A1的量程为0~200μA、内电阻约为500Ω,现要测其内阻,除若干开关、导线之外还有器材如下:
电流表A2:与A1规格相同
滑动变阻器R1:阻值0~20Ω
电阻箱R2:阻值0~9999Ω
保护电阻R3:阻值约为3kΩ
电源:电动势E约1.5V、内电阻r约2Ω
①如图丙所示,某同学想用替代法测量电流表内阻,他设计了部分测量电路,在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中,使实验可以完成.
②电路完整后,请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤.
a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到
 
(填“最大”或“最小”)
b.闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1,使两电流表的指针在满偏附近,记录电流表A2的示数I
c.断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表A2的示数
 
,读出此时电阻箱的示数R2,则电流表A1内电阻 r=
 
分析:(1)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项.作出a-F图线应该采用描点法拟合呈一条倾斜的直线.
(2)由图示可知,实验应用半偏法测电流表内阻,为方便操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器,由于电流表内阻远大于滑动变阻器电阻,滑动变阻器应采用分压接法,据此作出实验电路图.根据电路图与半偏法测电阻的原理设计实验步骤.
解答:解:①如图
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②从上图中发现直线没过原点,当F≤0.12N时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力将绳子的拉力抵消.该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤.
③根据a-F图线可以求出a-F图线的斜率即物体质量的倒数.所以质量m=
0.4-0.12
0.9
=0.31kg
(2)①为方便实验操作,滑动变阻器选择R1:阻值0~20Ω,电流表电阻远大于滑动变阻器最大阻值,
为多次测量,滑动变阻器应采用分压接法,实验电路图如图所示.
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②根据实验电路、半偏法测电笔内阻的原理,实验步骤如下:
a、将变阻器R1的滑动端移到左端,电阻箱的阻值调到最大.
b、闭合开关S1、S,调节变阻器,使两电流表指针有较大的偏转,记录电流表A2的示数I.
c、断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节电阻箱,使电流表A2的示数再次为I.
   读出此时电阻箱的示数R2,R2的大小为电流表A1内电阻r.即r=R2
故答案为:(1)①如图②平衡摩擦力③0.31kg (0.30 kg~0.33 kg); 
         (2)①完成电路如图   ②a.最大c.再次为I(或仍为I)R2
点评:知道实验原理是正确设计实验电路图、补充实验步骤的关键.
练习册系列答案
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(1)用如右图所示装置来验证动量守恒定律,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离为L,且细线与竖直线之间夹角α;球A由静止释放,摆到最低点时恰与球B发生正碰,碰撞后,A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,用来记录球B的落点.
①用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A、B的动量(设两球A、B碰前的动量分别为pA、pB;碰后动量分别为pApB),则pA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
pA=
mA
2gL(1-cosβ)
mA
2gL(1-cosβ)
; pB=
0
0
pB=
mBs
2H
2gL
mBs
2H
2gL

②请你写出两条可确实减小实验误差的建议:
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大

(2)为了“探究碰撞中的不变量”,小明在光滑桌面上放有A、B两个小球.A球的质量为0.3kg,以速度8m/s跟质量为0.1kg、静止在桌面上的B球发生碰撞,并测得碰撞后B球的速度为9m/s,A球的速度变为5m/s,方向与原来相同.根据这些实验数据,小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想:
猜想1
猜想1
碰撞后B球获得了速度,A球把速度传递给了B球;
猜想2
猜想2
碰撞后B球获得了动能,A球把减少的动能全部传递给了B球.
你认为以上的猜想是否成立
猜想1、2均不成立
猜想1、2均不成立
,请你根据实验数据,通过计算说明,有一个什么物理量,在这次的碰撞中,B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等?
(1)用如图1所示装置来验证动量守恒定律,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到A球球心的距离为L,使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线夹角为α,A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,保持α角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点.

①图中S应是B球初始位置到
落点
落点
的水平距离.
②为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得的物理量有S和
mA、mB、α、β、H、L
mA、mB、α、β、H、L
.(用字母表示)
③用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量PA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
PA=
mA
2gL(1-cosβ)
mA
2gL(1-cosβ)
.PB=0.PB=
mBs
g
2H
mBs
g
2H
.(当地的重力加速度为g)
(2)在电流表扩大量程的实验中,要将量程为200 μA的电流表G改装成量程为0.2A的电流表,需先用如图2所示的电路即“半偏法”测出此电流表的内电阻Rg
①在测量Rg的实验中,滑动变阻器有如下的规格供选择:A.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω)  B.滑动变阻器(阻值范围0~1500Ω)为了便于实验的调节操作,减小误差,滑动变阻器R应选用
A
A
.(填入选用器材的字母代号)
②当电阻箱的阻值为R1时,调节滑动变阻器滑动头P的位置,使电流表G满偏;保持滑动头P的位置不动,调整电阻箱接入电路的阻值,当电阻箱的阻值为R2时,电流表G恰好半偏.则电流表G的内电阻Rg=
R2-2R1
R2-2R1

③若测得Rg=500Ω,为完成上述改装,需要用一个约为
0.5
0.5
Ω的电阻与电流表并联.
④用改装成的电流表,按图3所示的电路测量未知电阻Rx.若测量未知电阻Rx时,电压表的示数为1.2V,而改装后的电流表的表头(刻度盘仍为原电流表的刻度)示数如图4所示,那么Rx的测量值为
10
10
Ω
⑤如果测量与操作均正确,那么Rx的测量值将
小于
小于
(选填“大于”或“小于”)Rx的真实值.
(2008?肇庆二模)(1)用如图所示装置来验证动量守恒定律,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离为L,且细线与竖直线之间夹角α;球A由静止释放,摆到最低点时恰与球B发生正碰,碰撞后,A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,用来记录球B的落点.
①用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A、B的动量(设两球A、B碰前的动量分别为pA、pB;碰后动量分别为pApB),
则pA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
pA=
mA
2gL(1-cosβ)
mA
2gL(1-cosβ)
; pB=
0
0
pB=
mBs
2H
2gL
mBs
2H
2gL

②请你写出两条可确实减小实验误差的建议:
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大

(2)为了“探究碰撞中的不变量”,小明在光滑桌面上放有A、B两个小球.A球的质量为0.3kg,以速度8m/s跟质量为0.1kg、静止在桌面上的B球发生碰撞,并测得碰撞后B球的速度为9m/s,A球的速度变为5m/s,方向与原来相同.根据这些实验数据,小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想:
[猜想1]碰撞后B球获得了速度,A球把速度传递给了B球;
[猜想2]碰撞后B球获得了动能,A球把减少的动能全部传递给了B球.
你认为以上的猜想是否成立
猜想1、2均不成立
猜想1、2均不成立
,请你根据实验数据,通过计算说明,有一个什么物理量,在这次的碰撞中,B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等?
某研究性学习小组为了研究弹簧的弹性势能Ep跟弹簧的形变量x之间的关系,设计了这样一个实验:在实验桌的边缘固定一光滑凹槽(如图1),凹槽中放一轻质弹簧,弹簧的左端固定,右端与小球接触.当弹簧处于自然长度时,小球恰好在凹槽的边缘.让小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出凹槽,小球在空中飞行后落到水平地面.
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(1)若用天平、刻度尺测量,计算出小球从凹槽射出瞬间的动能,则除了测量小球的质量外,还须测量的物理量有:
 

(2)因为小球从凹槽射出时,由于某些偶然因素的影响,即使将弹簧压缩同样的长度,小球射出的水平距离S也会稍有不同.为了准确测出S,某同学欲用小球将弹簧10次压缩到同一个长度,记录下小球这10次抛出的落点,则需使用
 
等实验器材才能完成相应的记录;现用直尺测量小球射出的水平距离,直尺的零刻度线处于凹槽出口的正下方,小球10个落点的位置如2图所示,则弹簧的该压缩量对应小球射出的水平距离S=
 

(3)该组同学进行了定量研究,得到了弹簧压缩量x与弹簧性势能EP的如下实验数据.
x(10-2m) 0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.45 3.00 3.16
Ep(J) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.45 0.50
根据上表的数据,可猜想Ep和x之间的关系为
 
;为验证猜想,可在图3中,以Ep为横坐标、
 
为纵坐标作图线,若该图象的形状为直线,说明此猜想正确.

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