题目内容

(1)如图1所示,在做“互成角度的两个力的合成”的实验中,在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在A点上,另一端连接两根细线,然后通过细线用两个互成角度的弹簧秤来拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一点O,此时需记录下:①
 
,②
 
,③
 
.
然后改用一个弹簧秤把橡皮条拉到O点后再记录下:④
 
,⑤
 
.
如图2所示,是该同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到数据图,请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验数据处理.
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(2)某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻Rx(阻值约为200Ω)的阻值,实验室提供了如下器材:
电池组E(电动势为3V,内阻不计);电流表A1(量程为0~10mA,内阻约为40Ω~60Ω);
电流表A2(量程为0~500μA,内阻为1000Ω);滑动变阻器R1(阻值范围为0~20Ω,额定电流为2A);
电阻箱R2(阻值范围为0~9999Ω,额定电流为1A);开关S,导线若干.
请你帮助该同学完成实验中的下述问题(实验中应尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值):
①上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表.请在图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图,并在图中标明所用器材的代号.
②请在图乙的方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号.精英家教网
③实验中,将电阻箱R2的阻值调为4000Ω,再调节滑动变阻器R1,使两表的示数如下图所示,可读出电流表A1的示数是
 
,电流表A2的示数是
 
,测得Rx的阻值是
 
.
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分析:(1)探究“互成角度的两个力的合成”的实验的实验原理是用力的图示画出两个分力和实际的合力,然后用平行四边形画出合力的理论值,比较理论值和实际值之间的关系.根据原理选择需要的实验器材.在实验中必须确保橡皮筋拉到同一位置,即一力的作用效果与两个力作用效果相同.同时我们需要记录下力的大小和方向.
(2)①电流表改装成电压表要串联电阻分压;②尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值滑动变阻器采用分压接法,然后根据被测阻值的大小注意电流表的内接还是外接;
③根据欧姆定律求出待测电阻的阻值.
解答:解:(1)在实验中必须确保橡皮筋拉到同一位置,即一力的作用效果与两个力作用效果相同.同时我们需要记录下力的大小和方向.所以我们需要:通过细绳套用两个互成角度的弹簧秤拉橡皮条,使结点移到某一位置O,此时需记下:①O点位置(效果)②两细线所示方向(方向)③相应弹簧秤读数(分力的大小),然后用一个弹簧秤把橡皮条拉长,使结点到达O点位置后再记录下:④细绳所示方向(方向)⑤相应弹簧秤读数(合力的大小).
故答案为:(1)①两弹簧秤的读数;②结点O的位置;③两细线的方向.④弹簧秤的读数;⑤细线的方向.
如图所示:
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(2)①将小量程的电流表改装成电压表,电流表需要知道两个参数:量程和内阻,故电流表选A2.分压电阻阻值必须知道,故选R2.
如图所示:
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②将电流表A2改装为电压表内RV=6000Ω,可知待测电阻与电流表内阻相当,属于小电阻,电流表采用外接法.由于滑动变阻器阻值较小,若采用限流式接法,移动滑动变阻器,电流、电压变化较小,测量误差大,所以采用滑动变阻器分压式接法.如图所示:
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③两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是I1=6.4mA,电流表A2的示数是I2=240μA,
根据欧姆定律,Rx=
I2×(r2+R2)
I1
=
240μA×(1000+4000)Ω
6.4mA
≈1.9×102Ω.
故答案为:(1)如图
(2)如图
(3)6.4mA,240μA,1.9×102Ω.
点评:本题是电表改装与伏安法测量电阻两个实验的组合,考查灵活选择器材和实验方法的能力.
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