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题文

在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度的比值,叫做弹簧的劲度系数。为了测量一轻弹簧的劲度系数,某同学进行了如下实验设计:如图所示,将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好,水平放置的轻弹簧一端固定于O点,另一端与金属杆连接并保持绝缘。在金属杆滑动的过程中,弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直,弹簧的形变始终在弹性限度内,通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法,使摩擦对实验结果的影响可忽略不计。

请你按要求帮助该同学解决实验所涉及的两个问题。
①帮助该同学完成实验设计。请你用低压直流电源()、滑动变阻器()、电流表()、开关()设计一电路图,画在图中虚线框内,并正确连在导轨的C、D两端。
②若已知导轨间的距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,正确连接电路后,闭合开关,使金属杆随挡板缓慢移动,当移开挡板且金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为I1,记下金属杆的位置,断开开关,测出弹簧对应的长度为x1;改变滑动变阻器的阻值,再次让金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为I2,弹簧对应的长度为x2,则弹簧的劲度系数k=__________.

科目 物理   题型 实验题   难度 较难
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一个小灯泡的额定电压为2.0V,额定电流约为0.5A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线

A.电源E:电动势为3.0V,内阻不计
B.电压表V1:量程为0~3V,内阻约为1
C.电压表V2:量程为0~15V,内阻约为4
D.电流表A1:量程为0~3A,内阻约为0.1

E. 电流表A2:量程为0~0.6A,内阻约为0.6
F. 滑动变阻器R1:最大阻值为10Ω,额定电流为1.0A
G. 滑动变阻器R2:最大阻值为150Ω,额定电流为1.0A
H. 开关S,导线若干
① 实验中使用的电压表应选用     ;电流表应选用     ;滑动变阻器应选用     (请填写选项前对应的字母).
② 实验中某同学连接实验电路如图所示,请你不要改动已连接的导线,在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上.闭合开关前,应使变阻器滑片放在最 (填“左”或“右”)端.

③.实验中得到的其中一组电压表与电流表示数如图所示,请将该组数据标记在U-I坐标中,其余实验数据已标记在坐标中,请你画出小灯泡的U-I图线.并简述该图线不是直线的主要原因

④.若将实验中的小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是1.0的电池两端,则小灯泡的实际功率约为 W(保留两位有效数字).

某同学欲将量程为200μA的电流表G改装成电压表。
①该同学首先采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻Rg,图中R1、R2为电阻箱。他按电路图连接好电路,将R1的阻值调到最大,闭合开关S1后,他应该正确操作的步骤是 。(选出下列必要的步骤,并将其序号排序)

a.记下R2的阻值
b.调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度
c.闭合S2,调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半
d.闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半
②如果按正确操作步骤测得R2的阻值为500Ω,则Rg的阻值大小为 ;(填写字母代号)

A.250Ω B.500Ω C.750Ω D.1000Ω

③为把此电流表G改装成量程为2.0V的电压表,应选一个阻值为 Ω的电阻与此电流表串联。

要测量一个量程已知的电压表的内阻,所备器材如下:
A.待测电压表V(量程3V,内阻待测)
B.电流表A(量程3A,内阻约0.01Ω)
C.定值电阻R(已知阻值6kΩ,额定电流50mA)
D.蓄电池E(电动势略小于3V,内阻不计)
E.多用电表
F.开关K1、K2,导线若干
有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
(1)首先,用多用电表进行粗测,选用“×1K”挡且操作方法正确。若这时刻度盘上的指针位置如图所示,则测量的结果是_____________。

(2)为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的(a)、(b)实验电路,你认为其中较合理的电路图是_________________。

(3)用你选择的电路进行实验时,用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV=______________。

小汽车仪表台内的鼓风机靠的是一种电动势约为10V,内阻约为30Ω的电池驱动的,已知该电池允许输出的最大电流为55mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示电路进行实验,图中电流表的内阻RA=15Ω,R为电阻箱,阻值范围0-999.9Ω,RO为定值电阻,对电源起保护作用。

(1)该同学接入符合要求的RO后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出 了如图乙所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势为E= V, r= Ω
(2)冬天为了防止汽车仪表玻璃起雾,可用通电电阻加热,用图丙所示10根阻值皆为30Ω的电阻条和上述电池,现在要使整个电路中电阻条上消耗的功率最大,且要求电阻条数最少,请在图丙中画出电路连线。

某同学要测量一由新材料制成的粗细均匀的圆柱形导体的电阻率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,由图可知其长度为 cm;

(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径为 mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱形导体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该电阻的阻值约为 Ω。
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱形导体电阻R
电流表A1(量程0~4 mA,内阻约50 Ω)
电流表A2(量程0~10 mA,内阻约30 Ω)
电压表V1(量程0~3 V,内阻约10 kΩ)
电压表V2(量程0~15 V,内阻约25 kΩ)
直流电源E(电动势4 V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15 Ω,额定电流2.0 A)
滑动变阻器R2(阻值范围0~2 kΩ,额定电流0.5 A)
开关S,导线若干。
为减小实验误差,要求测得多组数据进行分析,请在虚线框中画出合理的测量电路图,并标明所用器材的代号。

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