题目列表(包括答案和解析)
(10分)某研究性学习小组,为了探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素,进行了模拟实验研究。图12为测定风力的实验装置图,其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝,电阻丝电阻较大;一质量和电阻都不计的细长细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂球P,无风时细金属丝竖直,恰与电阻丝在C点接触,OC=H;有风时金属丝将偏离竖直方向,与电阻丝相交于某一点(如图13中虚线所示).细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。
(1)已知电源的电动势为E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连,球P的质量为m,重力加速度为g,由此可以推得风力大小F与电压表示数的关系式为F=______________________。
(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因素有关,于是他们进行了如下的实验:
实验一:使用同一球,改变风速,记录了在不同风速下电压表的示数。
表一 球半径r=0.50cm
| 风速(m/s) | 10 | 15 | 20 | 30 |
| 电压表示数(V) | 2.40 | 3.60 | 4.81 | 7.19 |
由表一数据可知:在球半径一定的情况下,风力大小与风速的关系是_______________________。
实验二:保持风速一定,换用同种材料、不同半径的实心球,记录了在球半径不同情况下电压表的示数。
表二 风速v=10 m/s
| 球半径(cm) | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
| 电压表示数(V) | 9.60 | 2.40 | 1.07 | 0.60 |
由表二数据可知:在风速一定的情况下,风力大小与球半径的关系是_______________________。(球体积公式
)
(3)根据上述实验结果可知风力的大小F与风速大小v、球半径r的关系式为_________________________。
(12分)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。
①已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100μA、内阻rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只 Ω(保留一位小数)的定值电阻R1;
②根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;![]()
③某次试验的数据如下表所示:该小组借鉴“研究匀变速直线运动”试验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r= Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。
④该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是 。(填选项前的字母)
A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小
C.R1的实际阻值比计算值偏小 D.R0的实际阻值比标称值偏大
| 测量次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 电压表V读数U/V | 5.26 | 5.16 | 5.04 | 4.94 | 4.83 | 4.71 | 4.59 | 4.46 |
| 改装表A读数I/mA | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 |
| 测量次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 电压表V读数U/V | 5.26 | 5.16 | 5.04 | 4.94 | 4.83 | 4.71 | 4.59 | 4.46 |
| 改装表A读数I/mA | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 |
| 1 |
| 2 |
| d |
| △t2 |
| 1 |
| 2 |
| d |
| △t1 |
| 1 |
| 2 |
| d |
| △t2 |
| 1 |
| 2 |
| d |
| △t1 |
| a |
| n-1 |
| 1 |
| R |
| 1 |
| U |
| 1 |
| U |
| 1 |
| R |
| R(Ω) | 166.7 | 71.4 | 50.0 | 33.3 | 25.0 | 20.0 | ||
| U(V) | 8.3 | 5.9 | 4.8 | 4.2 | 3.2 | 2.9 | ||
|
0.60 | 1.40 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | ||
|
0.12 | 0.17 | 0.21 | 0.24 | 0.31 | 0.35 |
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