题目内容
(1)某研究小组为测量一个遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车与纸带所受的阻力恒定).在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图所示(已知纸带左端与小车相连).
请分析纸带数据,回答下列问题:(计算结果均保留三位有效数字)
(a)电动小车运动的最大速度为______m/s
(b)电动小车关闭电源后加速度大小为______m/s2
(c)电动小车的额定功率为______W.
(2)①实验小组认为用一只已知内阻的电流表和电阻箱,采用如图甲所示的电路测电源电动势与内阻,比常规的伏安法更准确.若电流表内阻阻值为RA,则测量的方法与步骤是:
A.将电阻箱阻值R调到最大,闭合S后观察电流表示数,然后______,使电流表中的示数指到某两个恰当的值,记下此时电阻箱的阻值R1、R2及对应的电流I1、I2;
B.根据以上的数据及______定律,建立方程组,即可求出电源的电动势E与内阻r.该方程组的表达式是:______、______.
②现在手头只有一个电流表,只知其内阻很小,却不知具体阻值.为了测出该电流表的内阻,她们找来了如图乙所示两节干电池等实验器材.请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内阻的电路.注意滑动变阻器串连接入电路起限流作用,开关闭合前其阻值应______.
【答案】分析:(1)(a)小车匀速时速度最大,根据速度定义求解最大速度;
(b)根据公式△x=aT2求解加速度;
(c)匀速时牵引力与阻力平衡,减速是根据牛顿第二定律求解出阻力,最后根据P=Fv求解牵引力的功率;
(2)①通过改变电阻来改变电流,根据闭合电路欧姆定律多次列方程后联立求解;
②滑动变阻器是限流式接法,故从最大开始逐渐减小.
解答:解:(1)(a)小车匀速时速度最大,根据速度定义,有
故答案为:2.00;
(b)根据公式△x=aT2,有
故答案为:2.50;
(c)摩擦力为:f=ma=0.4×2.50=1.00N
匀速时,牵引力与摩擦力平衡,故F=f=1.00N
故牵引力的功率为:P=Fv=1.00N×2.00m/s=2.00W;
故答案为:2.00.
(2)①过改变电阻来改变电流,根据闭合电路欧姆定律多次列方程后联立求解;
故答案为:再调节电阻箱,闭合电路欧姆定律,E=I1(R1+RA+r),E=I2(R2+RA+r);
②连线如图
滑动变阻器是限流式接法,故从最大开始逐渐减小.
故答案为:最大.
点评:本题第一问关键是明确实验的原理,会求解加速度和功率;第二问关键是要明确用安阻法测电源的电动势和电阻的方法,明确实验步骤.
(b)根据公式△x=aT2求解加速度;
(c)匀速时牵引力与阻力平衡,减速是根据牛顿第二定律求解出阻力,最后根据P=Fv求解牵引力的功率;
(2)①通过改变电阻来改变电流,根据闭合电路欧姆定律多次列方程后联立求解;
②滑动变阻器是限流式接法,故从最大开始逐渐减小.
解答:解:(1)(a)小车匀速时速度最大,根据速度定义,有
故答案为:2.00;
(b)根据公式△x=aT2,有
故答案为:2.50;
(c)摩擦力为:f=ma=0.4×2.50=1.00N
匀速时,牵引力与摩擦力平衡,故F=f=1.00N
故牵引力的功率为:P=Fv=1.00N×2.00m/s=2.00W;
故答案为:2.00.
(2)①过改变电阻来改变电流,根据闭合电路欧姆定律多次列方程后联立求解;
故答案为:再调节电阻箱,闭合电路欧姆定律,E=I1(R1+RA+r),E=I2(R2+RA+r);
②连线如图
滑动变阻器是限流式接法,故从最大开始逐渐减小.
故答案为:最大.
点评:本题第一问关键是明确实验的原理,会求解加速度和功率;第二问关键是要明确用安阻法测电源的电动势和电阻的方法,明确实验步骤.
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