Question

（1）某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态，他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数是G，他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，则测力计的示数小于G，由此判断此时电梯的运动状态能是

 

．
（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示．
该金属丝的直径是

 

mm．
（3）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量玻璃砖的折射率，开始玻璃砖位置如图中实线所示，使大头针P₁、P₂ 圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P₁、P₂ 的像，且P₂ 的像挡住P₁的像，如此只需测量出

 

，即可计算出玻璃砖的折射率，请用你的方法表示出折射率n=

 

（4）某同学测量阻值约为25kΩ的电阻R_X，现备有下列器材：
A．电流表（量程122μA，内阻约2kΩ）；
B．电流表（量程500μA，内阻约300Ω）；
C．电压表（量程15V，内阻约100kΩ）；
D．电压表（量程50V，内阻约500kΩ）；
E．直流电源（20V，允许最大电流1A）；
F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；
G．电键和导线若干．
电流表应选

 

．电压表应

 

．（填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了图3所示的电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
①

 

．②

 

．

Answer 1

分析：（1）测力计的示数小于G，砝码的加速度向下，处于失重状态，电梯向下加速或向上减速．
（2）螺旋测微器的固定刻度最小分度为1mm，可动刻度最小分度为0.01mm，由固定刻度读出整毫米数，可动刻度读出毫米的小数部分．
（3）在玻璃砖的直径边一侧观察P₁、P₂ 的像，且P₂ 的像挡住P₁的像，这现象刚好消失，意味着刚好发生全反射，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，玻璃砖转过θ，法线也转过θ，则θ=C，根据临界角求出折射率．
（4）采用阻值的比较法选择电流表的接法，根据变阻器的总电阻与待测电阻的关系选择变阻器的接法．

解答：解：（1）加速度方向向下，物体处于失重状态，故可能是减速上升或加速下降．
    （2）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度要有估读，读数为20.6×0.01mm=0.206mm．本题读数为1.5mm+0.206mm=1.706mm．
    （3）由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P₁、P₂的像，做出如图所示的光路图可知，测出玻璃直径边转过的角度θ，则法线转过的角度也为θ，玻璃砖内入射角为θ，临界角为θ，则n=

1

sinθ

    （4）电学实验选择仪器的一般步骤如下：①根据电路中电流、电压的最大值选择电流表和电压表的量程，量程不能太大导致电表的读数偏小；②根据题中关键语句，如精确测量，从零开始连续可调等等选择分压电路亦或是限流电路；分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路滑动变阻器选择大阻值；③选择电流表的内外接法，采用阻值比较法，一般的原则是“大内偏大，小外偏小”
    （I）本题中，待测电阻R_x的阻值约为25kΩ，直流电源电动势为20V，经粗略计算电路中最大的电流约为I=

E

R

=

20

25×103

=800μA，所以电流表选择B；虽然电压表C的量程不足，可以变阻器调节使电压不超过量程．电压表D的量程超过太多，读数偏小，故电压表选择C表．
   （II）由于

RV

Rx

=4＜

Rx

RA

=83.3  则电流表应采用内接的方法；
则存在的问题有 ①电流表应采用外接的方法 ②滑动变阻器应采用限流式的接法．
故本题答案：
（1）减速上升或加速下降；  （2）1.706；（3）玻璃砖直径边绕O点转过的角度   n=

1

sinθ

；
（4）B      C    ①电流表应采用外接的方法     ②滑动变阻器应采用限流式的接法

点评：本题（3）考查应用全反射测量玻璃折射率的实验技能．题（4）考查按要求设计电路的能力．