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- 2021-06-01 发布
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实验题专项练(一)
(建议用时:30分钟)
1.如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律.该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50 Hz.
(1)对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是________.
A.精确测量出重物的质量
B.两限位孔在同一竖直线上
C.重物选用质量和密度较大的金属重锤
D.释放重物前,重物离打点计时器下端远些
(2)按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示.纸带上各点是打点计时器连续打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点.
①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________.
A.OA、OB和OG的长度 B.OE、DE和EF的长度
C.BD、BF和EG的长度 D.AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76 cm,FG的距离是3.71 cm,则可测得当地的重力加速度是________m/s2.(计算结果保留三位有效数字)
2.“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路如图(a)所示,其中R0是阻值为5 Ω的定值电阻,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.
(1)某同学按照实验电路连接,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片,DIS系统采集数据后,得到如图(b)所示的U-I图象,则该同学在实验中可能出现的不当操作是____________.
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(2)该同学发现操作不当之处,改正后重新实验,得到如图(c)所示的U-I图象,根据图象可知电源电动势为______V,内阻为________ Ω.
(3)在滑动变阻器滑片从最左端逐渐向右移动的过程中,R上功率的变化情况是____________;电源效率的变化情况是________.
3.用如图所示的装置可以测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B、C两点间距离s,再用带有遮光片的小滑块压缩弹簧到某位置A,由静止释放小滑块,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x.
(1)计算小滑块离开弹簧时速度大小的表达式是____________________.
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量________.
A.弹簧原长
B.当地重力加速度
C.小滑块(含遮光片)的质量
(3)实验误差的来源有________.
A.空气阻力
B.小滑块的大小
C.弹簧的质量
4.某同学准备把量程为0~500 μA的电流表改装成一块量程为0~2.0 V的电压表.他为了能够更精确地测量电流表的内阻,设计了如图甲所示的实验电路,图中各元件及仪表的参数如下:
A.电流表G1(量程0~1.0 mA,内阻约100 Ω)
B.电流表G2(量程0~500 μA,内阻约200 Ω)
C.电池组E(电动势为3.0 V,内阻未知)
D.滑动变阻器R(0~25 Ω)
E.电阻箱R1(总阻值9 999 Ω)
F.保护电阻R2(阻值约100 Ω)
G.单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2
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(1)实验中该同学先闭合开关S1,再将开关S2与a相连,调节滑动变阻器R,当电流表G2有某一合理的示数时,记下电流表G1的示数I;然后将开关S2与b相连,保持________不变,调节________,使电流表G1的示数仍为I时,读取电阻箱的示数r.
(2)由上述测量过程可知,电流表G2内阻的测量值rg=________.
(3)若该同学通过测量得到电流表G2的内阻为190 Ω,他必须将一个________ kΩ的电阻与电流表G2串联,才能改装为一块量程为2.0 V的电压表.
(4)该同学把改装的电压表与标准电压表V0进行了校准,发现当改装的电压表的指针刚好指向满偏刻度时,标准电压表V0的指针恰好如图乙所示.由此可知,该改装电压表的百分误差为________%.
二、实验题专项练
实验题专项练(一)
1.解析:(1)因为在实验中比较的是mgh、mv2的大小关系,故m可约去,不需要测量重物的质量,对减小实验误差没有影响,故A错误;为了减小纸带与限位孔之间的摩擦,两限位孔必须在同一竖直线上,这样可以减小纸带与限位孔的摩擦,从而减小实验误差,故B正确;实验选择的重物应该为质量较大、体积较小的物体,这样能减少空气阻力的影响,从而减小实验误差,故C正确;释放重物前,为更有效的利用纸带,重物离打点计时器下端近些,故D错误.
(2)①当知道OA、OB和OG的长度时,无法算出任何一点的速度,故A不符合题意;当知道OE、DE和EF的长度时,利用DE和EF的长度可以求出E点的速度,从而求出O点到E点的动能变化量,知道OE的长度,可以求出O点到E点重力势能的变化量,可以验证机械能守恒定律,故B符合题意;当知道BD、BF和EG的长度时,由BD、BF的长度可以求出E点的速度,但无法求出G点的速度,故无法求出E点到G点的动能变化量,故C不符合题意;当知道AC、BF和EG的长度时,可以分别求出B点和F点的速度,从而求出B点到F点的动能变化量,知道BF的长度,可以求出B点到F点重力势能的变化量,可以验证机械能守恒定律,故D符合题意.
②根据Δh=gt2,解得:g=×10-2 m/s2=9.75 m/s2.
答案:(1)BC (2)①BD ②9.75
2.解析:(1)由图(b)可知,测量电压为负,说明电压传感器正负极接反;
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(2)电源的伏安特性曲线中,电压轴的截距代表电源电动势,图线斜率的绝对值表示电源内阻;由图(c)可知,电源电动势为:E=2.90 V
内阻为:r+R0== Ω=7 Ω,则r=7 Ω-5 Ω=2 Ω.
(3)把定值电阻等效到电源内部,充当电源内阻,则等效内阻为:r′=7 Ω;此时滑动变阻的功率等于等效电源的输出功率,当内外电阻相等时,电源输出功率最大,滑动变阻器的阻值先减小到7 Ω,此过程功率逐渐增大;电阻继续减小,则功率又开始减小,即在滑动变阻器滑片从最左端逐渐向右移动的过程中,R上功率的先增大后减小;电源的效率为:η=×100%=×100%,滑动变阻器电阻减小,则U减小,故电源的效率减小.
答案:(1)电压传感器正负极接反 (2)2.90 2
(3)先增大后减小 减小
3.解析:(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动,故可以用BC段的平均速度表示滑块离开弹簧时的速度,则有:v=.
(2)弹簧的弹性势能等于滑块(含遮光片)增加的动能,故应求解滑块(含遮光片)的动能,根据动能表达式可知,应测量小滑块(含遮光片)的质量,故选C.
(3)由于存在空气阻力,阻力做负功,小滑块的动能增加量小于弹簧的弹性势能的减少量;由于弹簧有质量,故弹簧的弹性势能有小部分转化为弹簧的动能,故小滑块的动能增加量小于弹簧弹性势能的减少量,故选A、C.
答案:(1)v= (2)C (3)AC
4.解析:(1)当电流表G2有某一合理的示数时,记下电流表G1的示数I;然后将开关S2与b相连,保持滑动变阻器R的阻值不变,调节R1,使电流表G1的示数仍为I时,读取电阻箱的示数r.
(2)电流G2的内阻与电阻箱接入电路的阻值相同,即rg=r.
(3)将电流表G2改装成电压表要串联电阻分压,串联电阻的阻值为R′=-rg=3.81 kΩ.
(4)标准电压表V0的示数为1.90 V,由此可知,该改装电压表的百分误差为×100%=5.26%.
答案:(1)滑动变阻器R的阻值 R1 (2)r (3)3.81 (4)5.26
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