假设我们已经进入航天时代,一个由高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球,准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度g′,这些器材是:
A.钩码一盒 |
B.重锤一个 |
C.已知直径的带孔金属小球一个 |
D.无弹性的丝线一根 |
E.刻度尺一把
F.测力计一个
G.天平一台(含砝码一盒)
H.秒表一个
I.支架(能满足实验所需的固定作用)
J.光电计时器(可用来精确测量运动物体经过两点的时间间隔)
到达X星球后,某学生从以上器材中选择合适的器材,根据不同的实验原理,用不同的方法测量出重力加速度g′的值,现请你选用以上器材,至少用两种方法完成他所做的实验,每一种方法均需写出所选器材(填写代号)、所需测量的物理量名称(并以常用符号表示)、用直接测量的物理量表示出重力加速度.
(1) 在一次探究活动中,某同学用如图(a)所示的装置测量铁块A与放在光滑水平桌面上的金属板B之间的动摩擦因数,已知铁块A的质量mA="1.5" kg,用水平恒力F向左拉金属板B,使其向左运动,弹簧秤示数的放大情况如图所示,则A、B间的动摩擦因数μ=(g="10" m/s2)
(2) 该同学还设计性地将纸带连接在金属板B的后面,通过打点计时器连续打下一些计时点,取时间间隔为0.1 s的几个点,如图(b)所示,各相邻点间距离在图中标出.则在打C点时金属板被拉动的速度v= m/s.(保留两位有效数字)
在做《测定金属的电阻率》的实验时,需要对金属丝的电阻进行测量,已知金属丝的电阻值Rx约为20Ω。一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量,这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能的大。他可选用的器材有:
电源E:电动势为8V,内阻为1.0Ω;
电流表 :量程0.6A,内阻约为0.50Ω;
电压表:量程10V,内阻约为10kΩ;
滑动变阻器R:最大电阻值为5.0Ω;
开关一个,导线若干。
①根据上述条件,测量时电流表应采用____________。(选填“外接法”或“内接法” )
②在方框内画出实验电路图。
③若在上述实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,且电流表内阻RA、电压表内阻RV均为已知量,用测量物理量和电表内阻计算金属丝电阻的表达式Rx=________________。
I.(8分)一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动,圆盘边缘上固定一竖直挡光片,盘转动时挡光片从一光电数字计时的光电门的狭缝中经过,如图甲所示。图乙为光电数字计时器的示意图。光源A中射出的光可照到B中的接收器上(A、B未在圆盘上),若A、B间的光路被遮断,显示器C上可显出光线被遮住的时间。
挡光片的宽度用螺旋测微器测得,结果如图丙所示。圆盘直径用游标卡尺测得,结果如图丁所示。由图可知:
⑴挡光片的宽度为_______mm;
⑵圆盘的直径为_______cm;
⑶若光电数字计时器所示的时间为50.0ms,则圆盘转动的角度速度为_______rad/s(保留3位有效数字)
II.将电流表改装,需要知道它的三个数据,满偏电流Ig,满偏电压和内阻
.
可以从刻度盘上直接读出,
可以用实验方法测出.
(1)某同学设计一测量某电流表的内电阻电路如图所示,其中为待测电流表,R为电位器,R/为电阻箱,E为电源,S为开关;试在右侧所给的器材实物图中选择合适的器材连接成测量电路.
(2)某同学在做此实验时,将电路连接好后,将S2断开,闭合S1,调整R使电流表满偏,再闭合S2,调整R/使电流表指针指在满刻度的
,此时电阻箱的电阻为R0该同学能否据此测出电流表内阻(填能或不能);若能,该电流表的内阻为多少
用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(a)电流表(量程0.6A、3A);
(b)电压表(量程3V、15V)
(c)定值电阻(阻值1、额定功率5W)
(d)定值电阻(阻值10,额定功率10W)
(e)滑动变阻器(阴值范围0--10、额定电流2A)
(f)滑动变阻器(阻值范围0-100、额定电流1A)
那么:(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择V,电流表的量程应选择A;R0应选择的定值电阻,R应选择阻值范围是
的滑动变阻器。
(2)引起该实验系统误差的主要原因是。
如图乙同种材料两木板通过一小段圆弧连接成一个斜面和水平面部分,现要测量正方体小铁块A和木板间的动摩擦因数μ,利用了如下器材和方法:(水平部分足够长,重力加速度为g)
(1)用 20 个等分刻度的游标卡尺测定小铁块A的边长d如图丙,测得长度为d=cm.
(2)光电计时器是一种研究物体运动的常用计时器,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.从而可以算得物体的速度。
现将斜面体置于水平桌面上,斜面顶端 P 悬挂一铅垂线,Q 为锥尖与桌面的接触点,1和 2 是固定在斜面上的两个光电门(与之连接的电路未画出),让小铁块A由P点沿斜面滑下,小铁块通过光电门 1、2 的时间分别为Δt1、Δt2,用米尺测得 l、2 之间的距离为 L, 则小铁块下滑过程中的加速度 a?=; 再利用米尺测出、,就可以测得动摩擦因数?μ.