题目内容
(1)某同学用如图(甲)所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验,他在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,同时用毫米刻度尺分别测出加挂不同钩码时弹簧的长度l.他测出的弹簧的弹力F(F的大小等于所挂钩码受到的重力)与弹簧的长度l的各组数据,并逐点标注在如图(乙)所示的坐标纸上.由此可以得到该弹簧的原长L=______;该弹簧的劲度系数为______N/m.
(2)有一根长陶瓷管,其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜,管的两端有导电箍M和N,如图(1)所示.用多用表电阻档测得MN间的电阻膜的电阻约为1kΩ,陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度.
某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验.
A.米尺(最小分度为mm);
B.游标卡尺(游标为20分度);
C.电流表A1(量程0~5mA,内阻约10Ω);
D.电流表A2 (量程0~100mA,内阻约0.6Ω);
E.电压表V1 (量程5V,内阻约5kΩ);
F.电压表V2 (量程15V,内阻约15kΩ);
G.滑动变阻器R1 (阻值范围0~10Ω,额定电流1.5A);
H.滑动变阻器R2 (阻值范围0~1.5KΩ,额定电流1A);
I.电源E (电动势6V,内阻可不计);
J.开关一个,导线若干.
①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm,用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径,其示数如图(2)所示,该陶瓷管的外径D=______cm
②为了比较准确地测量电阻膜的电阻,且调节方便,实验中应选用电流表______,电压表______,滑动变阻器______.(填写器材前面的字母代号)
③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图.
④若电压表的读数为U,电流表的读数为I,镀膜材料的电阻率为ρ,计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=______(用所测得的量和已知量的符号表示).

【答案】分析:(1)根据坐标系内描出的点,作出F-l图象,然后根据图象,应用胡克定律求出弹簧原长与弹簧的劲度系数.
(2)①游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数;
②根据电路最大电流选择电流表,根据电源电动势选择电压表,为方便实验操作,在保证安全的前提下,应选择最大阻值较小的滑动变阻器;
③根据待测电阻与滑动变阻器的阻值关系确定滑动变阻器的接法,根据待测电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法,然后作出电梯;
④根据实验数据,应用欧姆定律、电阻定律求出电阻膜的厚度.
解答:
解:(1)根据坐标系中所描出的点,作出图象如图所示;
由此可知,当F=0时,l=150mm,所以该弹簧的原长L=150mm.
根据胡克定律有:F=k(l-l),
图象的斜率大小为弹簧的劲度系数,
所以k=
=
=0.1N/mm=100N/m;
(2)①由图示游标卡尺可知,主尺示数为8mm=0.8cm,游标尺示数为2×0.1mm=0.2mm=0.02cm,则d=0.8cm+0.02cm=0.82cm;
②电路最大电流约为I=
=
=0.006A=6mA,则电流表应选C,电源电动势为6V,则电压表应选E,为方便实验操作,滑动变阻器应选G;
③待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值,滑动变阻器应采用分压接法,待测电阻阻值远大于电流表内阻,电流表
应采用内接法,实验电路图如图所示.
④待测电阻阻值R=
,由电阻定律得:R=ρ
=ρ
,电阻膜厚度d=
.
故答案为:(1)150mm;100;(2)①0.82;②C;E;G;③电路图如图所示;④
.
点评:游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数,游标卡尺不需要估读;要掌握实验器材的选取原则.
(2)①游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数;
②根据电路最大电流选择电流表,根据电源电动势选择电压表,为方便实验操作,在保证安全的前提下,应选择最大阻值较小的滑动变阻器;
③根据待测电阻与滑动变阻器的阻值关系确定滑动变阻器的接法,根据待测电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法,然后作出电梯;
④根据实验数据,应用欧姆定律、电阻定律求出电阻膜的厚度.
解答:

由此可知,当F=0时,l=150mm,所以该弹簧的原长L=150mm.
根据胡克定律有:F=k(l-l),
图象的斜率大小为弹簧的劲度系数,
所以k=


(2)①由图示游标卡尺可知,主尺示数为8mm=0.8cm,游标尺示数为2×0.1mm=0.2mm=0.02cm,则d=0.8cm+0.02cm=0.82cm;
②电路最大电流约为I=


③待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值,滑动变阻器应采用分压接法,待测电阻阻值远大于电流表内阻,电流表

④待测电阻阻值R=





故答案为:(1)150mm;100;(2)①0.82;②C;E;G;③电路图如图所示;④

点评:游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数,游标卡尺不需要估读;要掌握实验器材的选取原则.

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