21. (20分)
Ⅰ(10分)
在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中,甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧,为测量橡皮绳的劲度系数,他们在橡皮绳下端面依次逐个挂下钩码(每个钩友的质量均为m=0.1kg,取g=10m/s2),并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数)。然后逐个拿下钩码,同样记录绳下端面的坐标X减i,绳下端坐标的平均值Xi=(X加i+X减i)/2的数据如下表:
|
挂在橡皮绳下端的钩码个数 |
橡皮绳下端的坐标(Xi/mm) |
|
|
甲 |
乙 |
|
|
1 |
216.5 |
216.5 |
|
2 |
246.7 |
232.0 |
|
3 |
284.0 |
246.5 |
|
4 |
335.0 |
264.2 |
|
5 |
394.5 |
281.3 |
|
6 |
462.0 |
301.0 |
(1)同一橡皮绳的X加i X减i(大于或小于);
(2) 同学的数据更符合实验要求(甲或乙);
(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m);
(4)为了更好的测量劲度系数,在选用钩码时需考虑的因素有哪些?
解析:
(1)小于(因为橡皮绳在伸长后不能完全恢复到原来的长度)
(2)乙(因为甲同学的数据中只有前几个数据可认为在弹性范围内)
(3)
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l
挂在橡皮绳下端的 l 钩码个数 |
l
改变量(Xi-X1)/mm |
|
|
l
甲 |
l
乙 |
|
|
l
1 |
l
|
l
|
|
l
2 |
l
30.2 |
l
15.5 |
|
l
3 |
l
67.5 |
l
30.0 |
|
l
4 |
l
118.5 |
l
47.7 |
|
l
5 |
l
178.0 |
l
64.8 |
|
l
6 |
l
345.5 |
l
84.5 |
由上表作图得
由图得 ![]()
(4)尽可能使伸长量在弹性范围内,同时有足够大的伸长量,以减小长度测量误差。
Ⅱ. (10分)
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学测得电流-电压的数据如下表所示:
|
电流I/mA |
2.7 |
5.4 |
12.4 |
19.5 |
27.8 |
36.4 |
47.1 |
56.1 |
69.6 |
81.7 |
93.2 |
|
电压U/V |
0.04 |
0.08 |
0.21 |
0.54 |
1.30 |
2.20 |
3.52 |
4.77 |
6.90 |
9.12 |
11.46 |
(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线;
(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图所示:请指出图线的特征,并解释形成的原因。
![]()
解析:
(1)
(2)电阻随电流增大,存在三个区间,电阻随电流的变化快慢不同。
第一区间电流很小时,电阻变化不大;第二区间灯丝温度升高快,电阻增大快;第三区间部分电能转化为光能,灯丝温度升高变慢,电阻增大也变慢。
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