像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置设计一个“验证物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时
器没有画出)。小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2
(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度d=0.50cm(已知L>>d)光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=2.50×10-2s, t2=1.25×10-2s 。则窄片K通过光电门Ⅰ时的速度为
(2)用米尺测量两光电门间距为L,则小车的加速度表达式a=
(各量均用(1)(2)里的已知量的字母表示)
(3) 该实验中,为了探究a与F的关系,要保持小车的质量M不变,这种探究方法叫 ,有位同学通过测量,把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F,作出a一F图线。如上图丙中的实线所示,试分析:
图线不通过坐标原点O的原因是
图线上部弯曲的原因是
有一额定电压为10V、额定功率在10~15W之间的用电器,小明同学想测定它的额定功率,实验室的工作人员提供了以下实验器材供其选用:
直流电源E一个(电动势为15V,内阻不计)
直流电压表V0一个(量程为0~3V,内阻为2kΩ)
直流电流表A0一个(双量程0~0.6~3A,内阻不计)
滑动变阻器一个:R阻(规格0~15Ω、1.8A)
定值电阻三个:R1="1" kΩ,R2="2" kΩ,R3="5" kΩ
单刀单掷开关1个,导线若干根。
(1)小明同学研究以后发现,电压表量程不能满足实验要求,为完成测量,他将电压表进行了“改装”:在电压表V0上串联一个或几个电阻,利用分压关系,以满足电表偏转的要求。若“改装”成量程为12V的电压表,在三个给定的定值电阻中应选用 ,将“改装”成的电压表内部结构电路图画在图甲方框中(标注出所用器材的符号)
(2)“改装”后的电压表用表示,选好器材后,他设计了以下三个实验电路图,如图乙所示。你认为有没有一个合理的电路,如有,请将其还原成实验原理图,画在图丙方框内;如没有,请你帮他设计一个合理的电路,并将其画在图丙方框内。
(3)若该用电器正常工作时,电流表的指针如图丁所示,则它的额定功率为 W 。
如图所示的定滑轮装置,可以用来研究匀变速运动。钩码甲的质量大于乙的质量,两钩码运动过程中做匀加速运动。钩码甲带有遮光片。铁架台上有两个光电门A、B,与光电门相连的数字计时器(图中没有画出)能够自动记录下钩码甲在A、B之间运动的时间t。用刻度尺测出两个光电门A、B之间的距离h。改变光电门A的位置,测出6组不同的h与t对应数据(每次钩码甲都是从同一位置O由静止开始加速下落)。请回答以下问题:
(1)设钩码加速度的大小a,钩码甲下落到B时速度v1,那么a、 v1、h、t之间的关系式是h= 。
(2)根据实验过程中得到的h与相对应t的6组实验数据,作出-t图线,如图所示,
由图线可知,钩码运动的加速度a= m/s2;当钩码甲落至B位置时的速度v1= m/s。
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学连接了如图(a)所示的实物电路图。闭合开关,发现灯泡不亮,电流表的示数为零。
①他借助多用电表检查小灯泡。先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“×1Ω”挡,将红黑表笔短接进行电阻调零;再将红、黑表笔分别接触①、②接线柱,多用电表的表盘恰好如图(b)所示,说明小灯泡正常,此时的电阻为___________Ω。
②他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触②、③接线柱;闭合开关,发现电压表的示数约等于电源电动势,说明②、③接线柱间的导线出现了_________(选填“断路”或“短路”)。
③故障排除后,用多用电表的电压挡作为电压表,为了使电流表的示数从零开始,请在(a)的实物电路中将多用电表接入电路,并用线代替导线将电路补充完整。
实验室新进了一批速度传感器,省去了通过打点计时器打点计算速度的过程,同学们借助于速度传感器重新设计了下图的装置:
①其中一个小组利用该装置来验证动能定理是否成立,保持倾斜角不变,多次改变滑块静止释放的高度,并记下滑块下滑的高度和对应的末端速度
,数据处理时以高度
为横坐标,他们应该选择什么作为纵坐标能够直接明了的说明动能定理? 。
②其他同学提出了异议,认为滑块下滑过程没有平衡摩擦力,不能验证动能定理,并且设计了方案来测量动摩擦因数,他们再前面小组测出的高度和速度
的基础上,又记下了每一组数据对应的倾斜角
,则动摩擦因数的表达式
。
③你认为该方案能否验证动能定理 ,原因 。
实验探究小组要测量一个新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,可知其长度为 mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为 mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测其圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该电阻的阻值约为 Ω;
(4)为更精确地测量其电阻,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R电流表(量程0~3mA,内阻约50Ω)
电流表(量程0~15mA,内阻约30Ω)电压表
(量程0~3V,内阻约10kΩ)
电压表(量程0~15V,内阻约25kΩ) 直流电源E(电动势6V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω) 滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ)
开关S,导线若干
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在下列虚线框中画出测量用的正确电路图,标明所用器材的代号,并完成下列实物图连接。