题目内容
(1)在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图1所示,相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm.求:①打点计时器打下记数点B时,物体的速度VB=______ m/s(保留三位有效数字);
②该同学操作符合规范,考虑到各种误差因素并尽可能减小了误差.根据题中提供的条件,可求出当地重力加速度g=______ m/s2.(保留三位有效数字)
(2)为了测量一电动势约为2V,内阻约0.1Ω蓄电池的电动势和内阻.实验室提供了下列器材:
A.电压表(0~15V,内阻约为30kΩ); B.电流表A1(0~0.6A,内阻r1约为2Ω);
C.电流表A2(0~20mA,内阻r2=10Ω); D.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A);
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,0.5A); F.阻值为1Ω的标准定值电阻R;
G.定值电阻R=90Ω; H.开关1只,足量导线.
①为了使电动势和内阻的测量尽可能准确,实验时滑动变阻器及可能用到的电阻应选______(填写器材的字母代号)
②在虚线框中画出实验原理电路图.(在图上标出所用器材的字母符号);
③根据实验中测得数据作出的I2-I1图象如图2所示,由此可得:电源电动势为E=______V,电源的内阻为r=______Ω.
【答案】分析:(1)利用在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小.利用匀变速直线运动的推论△x=at2求出重力加速度g.
(2)将电流表A2串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表,采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.根据闭合回路欧姆定律列出等式求解电动势和内阻.
解答:解:(1)①中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB==0.98m/s
②利用匀变速直线运动的推论△x=at2得
a==9.8m/s2 .
(2)①上述器材中电压表量程较大,不利于读数,但给出了两个电流表,将电流表A2串联一个电阻R,可以改装成较大量程的电压表.
采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.滑动变阻器应选R1.
标准定值电阻R作为保护电阻应用到电路中.
②实验原理电路图为:
③根据实验中测得数据作出的I2-I1图象如图2所示,
当I1=0时,I2=20mA,
由此可得:电源电动势为E=2.00V,
从I2-I1图象中可以找出图象的斜率k=0.012
所以电源的内阻为r=100k-R=0.20Ω
故答案为:(1)0.98m/s 9.8m/s2
(2)①R1、R、R ②电路图
③2.00,0.20
点评:正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等,会起到事半功倍的效果.本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形,注意由于没有电压表,本实验中采用改装的方式将表头改装为电压表,再根据原实验的研究方法进行分析研究,注意数据处理的方法.
(2)将电流表A2串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表,采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.根据闭合回路欧姆定律列出等式求解电动势和内阻.
解答:解:(1)①中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB==0.98m/s
②利用匀变速直线运动的推论△x=at2得
a==9.8m/s2 .
(2)①上述器材中电压表量程较大,不利于读数,但给出了两个电流表,将电流表A2串联一个电阻R,可以改装成较大量程的电压表.
采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.滑动变阻器应选R1.
标准定值电阻R作为保护电阻应用到电路中.
②实验原理电路图为:
③根据实验中测得数据作出的I2-I1图象如图2所示,
当I1=0时,I2=20mA,
由此可得:电源电动势为E=2.00V,
从I2-I1图象中可以找出图象的斜率k=0.012
所以电源的内阻为r=100k-R=0.20Ω
故答案为:(1)0.98m/s 9.8m/s2
(2)①R1、R、R ②电路图
③2.00,0.20
点评:正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等,会起到事半功倍的效果.本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形,注意由于没有电压表,本实验中采用改装的方式将表头改装为电压表,再根据原实验的研究方法进行分析研究,注意数据处理的方法.
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