Question

（1）如图，用游标卡尺观察光的衍射现象时，调节游标尺和主尺两测脚间的距离如图所示．则形成的狭缝宽为    cm．
（2）验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
①指出下列几个实验步骤中没有必要进行的或者操作不恰当的步聚，    ．
A．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
B．用天平测量出重锤的质量；
C．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
D．测量打出的纸带上所选定的记数点之间的距离；
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为S，点A、C间的距离为S₁，点C、E间的距离为S₂，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落加速度a的表达式为a=    ．
（3）某组同学利用如图所示的电路测定金属电阻率，在测量时需要用刻度尺测出被测金属丝的长度L，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R_X．
①请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ=   
②利用该电路进行实验的主要操作过程是：
第一步：闭合电键S₁，将电键S₂接2，调节滑动变阻器 R_P和r，使电压表读数尽量接近满量程，读出电压表和电流表的示数U₁、I₁；请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：    由以上记录的数据计算出被测电阻R_X的表达式为R_X=    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读；
（2）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项；带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．
（3）①求出金属丝的横截面积，代入公式，即可求出电阻率的表达式；②单刀双掷开关S₂合向1，由电压表和电流表的示数U₁和I₁，可求出R_x、电流表、变阻器串联的电阻；将单刀双掷开关S₂合向2，读出此时电压表和电流表的示数U₂和I₂，可求出电流表和变阻器串联的电阻；两个阻值之差等于被测电阻．根据欧姆定律写出表达式．
解答：解：（1）游标卡尺的主尺读数为0mm，游标尺上第8个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为0.05×8mm=0.40mm，
所以最终读数为：0mm+0.40mm=0.40mm=0.040cm．
故答案为：0.040．
（2）没有必要进行的步骤是：
因为我们是比较mgh、mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要；
操作不恰当的步骤是：
应将打点计时器接到电源的交流输出端上，故B错误．
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误．
②利用匀变速直线运动的推论△x=at²得：
═
故答案为：①0.040；②ABC，．
（3）①根据电阻定律有：，金属丝的横截面积为：
因此解得：．
②将电键S₂接1，只调节滑动变阻器r，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U₂和I₂；
由题得：R_x+R_A+R₁=，R_A+R₁=
因此有：R_x=．
故答案为：①； ②将电键S₂接1，只调节滑动变阻器r，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U₂、I₂ ③．
点评：（1）解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数．
（2）纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
（3）本题实验设计比较巧妙，利用伏安法测量两次电阻，有效消除系统误差，来源于书本，又高于书本．