题目内容

5．某同学利用图（a）所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化．实验中使用的器材为：电池E（内阻很小）、开关S1和S2、电容器C（约100μF）、电阻R1（约200kΩ）、电阻R2（1kΩ）、电压表（量程6V）、秒表、导线若干．

（1）按图（a）所示的电路原理图将图（b）中实物图连线．
（2）先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时，若某时刻电压表的示数如图（c）所示，电压表的读数为3.60V（保留2位小数）．
（3）该同学每隔10s记录一次电压表的读数U，记录的数据如表所示，在图（d）给出的坐标纸上绘出U-t图线．已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是40s．
时间t/s10.020.030.040.050.060.0
电压U/V2.143.454.234.515.005.18

（4）电路中C、R2和S2构成的回路的作用是使实验前电容器两个极板上的电荷相中和．

分析 （1）根据电路的结构，从电源的正极出发，依次将电路连接即可；
（2）根据电压表读数的方法，即可正确读出电压；
（3）使用描点法画出各点的位置，然后用平滑的曲线连接，落在曲线外 的点为误差比较大的点；
（4）电路中C、R2和S2构成的回路会使电容器放电．

解答 解：（1）根据电路的结构，从电源的正极出发，依次将各仪器连接如图；

（2）根据电压表的特点可知，电压表的量程为6V，分度值为0.1V，所以读数为3.60V；
（3）使用描点法画出各点的位置，然后用平滑的曲线连接如图，由图中的数据可知，电压表的读数的变化逐渐变慢，在40s时刻的电压值的点明显偏离了该曲线，电压值偏小．所以可知是40s时刻的数据错误；

（4）先闭合开关S2，再断开开关S2后才接通电路，由电路的结构可知，闭合开关S2后电容器C与导线以及R2、S2构成一个RC回路，该回路能使电容器上的原有的电荷释放干净，才能不影响实验的结果．
故答案为：（1）如图；（2）3.60；（3）如图，40s；（4）使实验前电容器两个极板上的电荷相中和

点评 该实验测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化，属于课本以外的实验，都是依据的实验的原理以及实验的方法都是我们常用的原理和方法，通过这样的实验，可以考查我们的知识迁移能力，进一步培养实验的能力．

练习册系列答案
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15．表为某分体单冷型壁挂式空调机名牌上的部分技术参数，请仔细阅读后回答下列问题：
额定电压220V
额定频率50Hz
制冷额定电流5.8A
制冷额定功率1180W
最大输入功率1400W
 噪声（屋内/屋外）39/55Db（A）
循环风量480m3/h
防触电保护类型Ⅰ
质量4.1㎏
（1）正常情况下，该空调机能否在我省家庭电路中使用？
（2）若小红家中电能表允许的最大电流为3A，则购买该空调机后，在进行安装和使用前是否需要更换电能表？
（3）请估算该空调机一个月内（按30天计）消耗的电能为多少kW•h？（设每天制冷2h）
16．如图所示，质量分别为m1=1kg，m2=2kg的两物块A、B并排放在光滑水平面上，一水平向右的推力F=6N作用在物块A上，在力F的作用下物块A、B由静止开始共同运动了t=2s，求在此过程中物块A对物块B所做的功W．
13．图（a）为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．

（1）已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA．由题给条件和数据，可以求出R1=15Ω，R2=35Ω．
（2）现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA档进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA．电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω．则R0应选用阻值为300Ω的电阻，R应选用最大阻值为3000Ω的滑动变阻器．
（3）若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图（b）的电路可以判断出损坏的电阻．图（b）中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图（a）虚线框的电路．则图中的d点应和接线柱c（填“b”或“c”）相连．判断依据是闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1，若电表指针不动，则损坏的电阻是R2．
20．如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A点位于B、C之间，A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态，现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的．
10．如图所示，竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨，间距为L=0.50m，导轨上端接有电阻R=0.80Ω，导轨电阻忽略不计．空间有一水平方向的有理想上边界的匀强磁场，磁感应强度B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外，质量为m=0.02kg、电阻r=0.20Ω的金属杆MN，从静止开始沿着金属导轨下落．以v0=2.5m/s的速度进入匀强磁场中，在磁场中下落H=4m时开始匀速运动，下落过程中金属刚始终与两导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力．
（1）求棒在匀强磁场中匀速运动时速度的大小；
（2）棒从开始下落至刚匀速过程中R中产生的热量Q；
（3）棒从开始下落至刚匀速过程所用时间．
17．如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上．整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么（　　）
A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时的速度一样大
C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置
14．使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出，离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等，质量为m，速度为v的离子在回旋加速器内旋转，旋转轨道是半径为r的圆，圆心在O点，轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B，为引出离子束，使用磁屏蔽通道法设计引出器，引出器原理如图所示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道的圆心位于O′点（O′点图中未画出），引出离子时，令引出通道内磁场的磁感应强度降低，从而使离子从P点进入通道，沿通道中心线从Q点射出，已知OQ长度为L，OQ与OP的夹角为θ
（1）求离子的电荷量q并判断其正负；
（2）离子从P点进入，Q点射出，通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B′，求B′
（3）换用静电偏转法引出离子束，维持通道内的原有磁感应强度B不变，在内外金属板间加直流电压，两板间产生径向电场，忽略边缘效应，为使离子仍从P点进入，Q点射出，求通道内引出轨迹处电场强度E的方向和大小．
4．如图所示，水平面上固定有高为AC=H、倾角为30°的直角三角形光滑斜面，有一长为2H、质量为m的均匀绳，其一端拴有质量为m（可看作质点）的小球，另一端在外力F作用下通过斜面顶端的光滑小定滑轮从A点沿斜面缓慢运动到B点，不计绳绷紧是的能量损失，则该过程中（　　）
A．绳子的重力做功为0B．绳的重力势能增加了$\frac{1}{4}$mgH
C．绳的机械能增加了$\frac{1}{4}$mgHD．小球对绳的拉力做功mgH

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