题目内容
(1)某同学做“用单摆测重力加速度”实验.①用游标卡尺测量摆球直径d,把摆球用细线悬挂在铁架台上,用米尺测量出悬线长度l.某次测量摆球直径时游标卡尺示数部分如图所示,则摆球直径为d=______cm.
②在小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为0,数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n,用停表记下所用的时间为t.请根据他的计数方法写出单摆周期的表达式:______.
③用上面的测量数据计算重力加速度的表达式为g=______.
(2)某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线,并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题.
①根据电路图,将图乙中的实验仪器连成完整的实验电路.
②连好电路后,开关闭合前,图甲中滑动变阻器R的滑片应置于______(填“a端”、“b端”或“ab正中间”).
③闭合开关,向b端调节滑动变阻器R的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大”,则分析电路的可能故障为______.
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.电流表断路 D.滑动变阻器断路
④排除故障后,该同学完成了实验.根据实验数据,画出的小灯泡I--U图线如图.形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为______.
⑤根据I--U图线,可确定小灯泡在电压为2.0V时实际功率为______.(保留两位有效数字).
⑥已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5Ω,并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k(273+t),k为比例常数.
根据I--U图线,估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为______°C.
【答案】分析:(1)主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数;根据题意求出单摆的周期与摆长,应用单摆周期公式求出重力加速度表达式.
(2))①根据实物图画电路图,确定电流表的内外接和滑动变阻器的接法.
②分压电路闭合开关前滑片应在分得的电压最小处.
③根据电路故障现象分析电路故障原因.
④分析图象特点,根据欧姆定律分析答题.
⑤根据I-U图线确定电压为2.0V时的电流,通过P=UI求出小灯泡的实际功率.
⑥根据小灯泡灯丝在27℃时的电阻是6.0Ω,通过小灯泡灯丝电阻值 R 与灯丝温度 t 的关系为 R=k ( 273+t ),得出比例系数,再根据I-U 图线,估算该灯泡正常工作时的电阻,从而求出此时的温度.
解答:解:(1)①由图示游标卡尺可知,摆球的直径d=2.2cm+6×0.1mm=2.26cm;
②由实验步骤可知,单摆的周期T==;
③单摆摆长L=l+,由单摆的周期公式T=2π可知,
重力加速度g==;
(2)(2)①从实物图可以看成,电流表采用外接法,滑动变阻器采用的是分压式接法,根据要求作出电路图,如图所示.
②由电路图可知,闭合开关前,滑片应置于a端,此时分压电路分压最小.
③若灯泡短路、电流表和滑动变阻器断路,则电压表的读数均为零,故ACD错误,如果灯泡断路,则电压表与电流表组成分压电路,向b端调节滑动变阻器R的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大,故电路故障是灯泡断路,故选B.
④因为灯丝电阻受温度影响,随温度升高而增大,因此小灯泡伏安特性图线是曲线.
⑤从I-U图线可知,电压为2.0V时,电流为0.39A,则P=UI=2×0.39=0.78W.
⑥小灯泡灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω,根据 R=k ( 273+t )得,k=0.005Ω/°C.
由图象可知,灯泡额定电压3V对应的电流为0.48A,当灯泡正常工作时电阻RL==6.25Ω
则t=-273=-273=977℃.
故答案为:(1)①2.26;②T=;③;
(2)①电路图如图所示;②a端;③B;④灯丝的电阻随温度的升度而增大;⑤0.78;⑥977.
点评:(1)要掌握游标卡尺的读数方法,熟练应用单摆周期公式即可正确解题.
(2)本题考查了描绘小灯泡伏安特性图线实验中的实验原理图、数据处理等操作,尤其是结合图线进行数据处理的能力是考查的重点,在平时中要加强训练.
(2))①根据实物图画电路图,确定电流表的内外接和滑动变阻器的接法.
②分压电路闭合开关前滑片应在分得的电压最小处.
③根据电路故障现象分析电路故障原因.
④分析图象特点,根据欧姆定律分析答题.
⑤根据I-U图线确定电压为2.0V时的电流,通过P=UI求出小灯泡的实际功率.
⑥根据小灯泡灯丝在27℃时的电阻是6.0Ω,通过小灯泡灯丝电阻值 R 与灯丝温度 t 的关系为 R=k ( 273+t ),得出比例系数,再根据I-U 图线,估算该灯泡正常工作时的电阻,从而求出此时的温度.
解答:解:(1)①由图示游标卡尺可知,摆球的直径d=2.2cm+6×0.1mm=2.26cm;
②由实验步骤可知,单摆的周期T==;
③单摆摆长L=l+,由单摆的周期公式T=2π可知,
重力加速度g==;
(2)(2)①从实物图可以看成,电流表采用外接法,滑动变阻器采用的是分压式接法,根据要求作出电路图,如图所示.
②由电路图可知,闭合开关前,滑片应置于a端,此时分压电路分压最小.
③若灯泡短路、电流表和滑动变阻器断路,则电压表的读数均为零,故ACD错误,如果灯泡断路,则电压表与电流表组成分压电路,向b端调节滑动变阻器R的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大,故电路故障是灯泡断路,故选B.
④因为灯丝电阻受温度影响,随温度升高而增大,因此小灯泡伏安特性图线是曲线.
⑤从I-U图线可知,电压为2.0V时,电流为0.39A,则P=UI=2×0.39=0.78W.
⑥小灯泡灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω,根据 R=k ( 273+t )得,k=0.005Ω/°C.
由图象可知,灯泡额定电压3V对应的电流为0.48A,当灯泡正常工作时电阻RL==6.25Ω
则t=-273=-273=977℃.
故答案为:(1)①2.26;②T=;③;
(2)①电路图如图所示;②a端;③B;④灯丝的电阻随温度的升度而增大;⑤0.78;⑥977.
点评:(1)要掌握游标卡尺的读数方法,熟练应用单摆周期公式即可正确解题.
(2)本题考查了描绘小灯泡伏安特性图线实验中的实验原理图、数据处理等操作,尤其是结合图线进行数据处理的能力是考查的重点,在平时中要加强训练.
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