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【题目】某同学要准确测量一节干电池的电动势和内阻。现有实验器材如下:
A.待测干电池(电动势约为1.5V,内阻约为1Ω)
B.电流表A(量程
,内阻为19Ω)
C.电阻箱R(最大阻值9999.9Ω)
D.定值电阻R0=1Ω
E.开关,导线若干
(1)该同学想改装一个大量程的电流表,他需要把电流表A和定值电阻
__________ (填“并联”或“串联”)。
(2)使用改装好的电流表(表盘未改动)和其他实验器材,设计实验电路,并把电路原理图画在图甲虚线框内________________。
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(3)该同学在图乙的坐标系中根据实验记录的数据进行了描点(I表示电流表A的示数),根据图像,求得电源电动势为__________V,内阻为__________Ω(结果保留3位有效数字)。
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【题目】气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用两个光电门以及滑块A和B来探究动量守恒定律,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:
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a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平
c.给B一个水平向左初速度,记录B通过光电门2的挡光时间为tB
d.B与静止在导轨上的A发生碰撞后,A向左运动通过光电门1的挡光时间为tA,B向右运动通过光电门2的挡光时间为tB′
(1)实验中测得滑块B上遮光条的宽度为dB,还应测量的物理量是__________。
(2)利用上述测量的实验数据,得出关系式__________成立,即可验证动量守恒定律。
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【题目】如图为“验证动能定理”的实验装置.钩码质量为m,小车和砝码的总质量M=300g.实验中用钩码重力的大小作为细绳对小车拉力的大小.实验主要过程如下:
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①安装实验装置;
②分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度;
③计算小车的动能增量和对应细绳拉力做的功,判断两者是否相等.
(1)以下关于该实验的说法中正确的是________.
A.调整滑轮高度使细绳与木板平行
B.为消除阻力的影响,应使木板右端适当倾斜
C.在质量为10g、50g、80g的三种钩码中,挑选质量为80g的钩码挂在挂钩P上最为合理
D.先释放小车,然后接通电源,打出一条纸带
(2)在多次重复实验得到的纸带中选择点迹清晰的一条.测量如图,打点周期为T,当地重力加速度为g.用题中的有关字母写出验证动能定理的表达式________.
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(3)写出两条引起实验误差的原因________________________;________________________.
【答案】 AB
长度测量的误差 用mg代替绳子的拉力
【解析】解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,了解平衡摩擦力的方法;由匀变速运动的推论求出滑块的瞬时速度,代入动能定理表达式即可正确解题。
(1)小车运动中受到重力、支持力、绳的拉力、摩擦力四个力的作用.首先若要使小车受到合力等于绳上的拉力,必须保证:摩擦力被平衡、绳的拉力平行于接触面,故A、B正确;在保证钩码重力等于细绳上的拉力及上述前提下对小车有:
,对钩码:
,解之有
,可见只有当
时才有
,故应选用10g的钩码最为合理,C错误.打点计时器的使用要求是先接通电源,待其工作稳定后再释放小车,D错误.
(2)由题图知
、
,故动能变化量为
,合力所做功
,故需验证的式子为![]()
(3)从产生的偶然误差考虑有长度测量的误差;从系统误差产生的角度考虑有用mg代替绳子的拉力、电源频率不稳定、摩擦力未完全被平衡等引起的误差(答案合理皆可).
【题型】实验题
【结束】
90
【题目】某探究小组要尽可能精确地测量电流表○A1 的满偏电流,可供选用的器材如下:
A.待测电流表A1 (满偏电流Imax约为800 μA、内阻r1约为100Ω,表盘刻度均匀、总格数为N)
B.电流表A2 (量程为0.6 A、内阻r2=0.1Ω)
C.电压表V (量程为3V、内阻RV=3kΩ)
D.滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)
E.电源E(电动势有3V、内阻r约为1.5Ω)
F.开关S一个,导线若干
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(1)该小组设计了图甲、图乙两个电路图,其中合理的是________(选填“图甲”或“图乙”).
(2)所选合理电路中虚线圈处应接入电表________(选填“B”或“C”).
(3)在开关S闭合前,应把滑动变阻器的滑片P置于________端(选填“a”或“b”).
(4)在实验中,若所选电表的读数为Z,电流表A1的指针偏转了n格,则可算出待测电流表A1的偏电流Imax=________.
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【题目】倾角θ=30°的斜面体固定在水平面上,在斜面体的底端附近固定一挡板,一质量不计的弹簧下端固定在挡板上,弹簧自然伸长时其上端位于斜面体上的O点处.质量分别为4m、m的物块甲和乙用一质量不计的细绳连接,跨过固定在斜面体顶端的光滑定滑轮,如图所示.开始物块甲位于斜面体上的M处,且MO=L,物块乙开始距离水平面足够远,现将物块甲和乙由静止释放,物块甲沿斜面下滑,当物块甲将弹簧压缩到N点时,物块甲、乙的速度减为零,ON=
.已知物块甲与斜面体之间的动摩擦因数为μ=
,重力加速度取g=10 m/s2,忽略空气的阻力,整个过程细绳始终没有松弛.则下列说法正确的是( )
![]()
A. 物块甲由静止释放到斜面体上N点的过程,物块甲先做匀加速直线运动,紧接着做匀减速直线运动直到速度减为零
B. 物块甲在与弹簧接触前的加速度大小为0.5 m/s2
C. 物块甲位于N点时,弹簧所储存的弹性势能的最大值为
mgL
D. 物块甲位于N点时,弹簧所储存的弹性势能的最大值为
mgL
【答案】BC
【解析】释放物块甲、乙后,物块甲沿斜面加速下滑,当与弹簧接触时,开始压缩弹簧,弹簧产生沿斜面向上的弹力,物块甲做加速度减小的加速运动,当把弹簧压缩到某一位置时,物块甲沿斜面受力平衡,速度达到最大,之后物块甲做加速度增大的减速运动,A错误;对物块甲、乙,根据牛顿第二定律有
,其中
,解得
,B正确;以物块甲和乙为研究对象,从M点运动到N点,在N点弹簧压缩最短,弹性势能最大,由动能定理得
,解得
,弹性势能的变化量
,C正确,D错误。
【题型】多选题
【结束】
74
【题目】为测量物块和木板间的动摩擦因数,某同学做了如下实验:
实验器材:两个同样的长木板,小滑块,垫块,刻度尺.
实验步骤:
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a.按照图示将一个长木板水平放置,另一个长木板用垫块将左端垫高.
b.在倾斜长木板的斜面上某一位置作一标记A,使小滑块从该位置由静止释放,小滑块沿倾斜长木板下滑,再滑上水平长木板,最后停在水平长木板上,在停止位置作一标记B.
c.用刻度尺测量________和________,则可求出小滑块和长木板间的动摩擦因数μ=________(用所测物理量的符号表示).
误差分析:影响实验测量准确性的主要原因有:________________(任意写一条).
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【题目】为测量物块和木板间的动摩擦因数,某同学做了如下实验:
实验器材:两个同样的长木板,小滑块,垫块,刻度尺.
实验步骤:
![]()
a.按照图示将一个长木板水平放置,另一个长木板用垫块将左端垫高.
b.在倾斜长木板的斜面上某一位置作一标记A,使小滑块从该位置由静止释放,小滑块沿倾斜长木板下滑,再滑上水平长木板,最后停在水平长木板上,在停止位置作一标记B.
c.用刻度尺测量________和________,则可求出小滑块和长木板间的动摩擦因数μ=________(用所测物理量的符号表示).
误差分析:影响实验测量准确性的主要原因有:________________(任意写一条).
【答案】 小滑块开始下滑时的位置A的高度h 小滑块下滑位置A与最后停止位置B间的水平距离l
小滑块经过两个长木板连接处时损失了能量
【解析】设倾斜长木板倾角为θ,动摩擦因数为μ,A点到两个长木板连接处的距离为x,则小滑块沿倾斜长木板下滑时克服摩擦力做的功为
,
为A点到两个长木板连接处的连线在水平方向上的投影长度,因此从A点到B点,由动能定理得
,得
;引起实验误差的主要原因有:小滑块经过两长木板连接处时损失了能量。
【题型】实验题
【结束】
75
【题目】某同学用如图甲所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源,且已选定倍率并进行了欧姆调零).实验器材的规格如下:
电流表A1(量程200μA,内阻R1=300Ω)
电流表A2(量程30mA,内阻R2=5Ω)
定值电阻R0=9700Ω,
滑动变阻器R(阻值范围0~500Ω)
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(1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和A2的示数分别为I1和I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见下表.
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依据表中数据,作出I1I2图线如图乙所示;据图可得,欧姆表内电源的电动势为E=________V,欧姆表内阻为r=________Ω;(结果保留3位有效数字)
![]()
(2)若某次电流表A1的示数是114μA,则此时欧姆表示数约为________Ω.(结果保留3位有效数字)
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【题目】图(a)为一列波在t=2s时的波形图,图(b)为媒质是平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2m的质点,下列说法正确的是
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A. 波速为0.5m/s
B. 波的传播方向向右
C. 0-2s时间内,P运动的路程为8cm
D. 0-2s时间内,P向y轴正方向运动
E. 当t=7s时,P恰好回到平衡位置
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【题目】如图所示,质量为m=0.1kg的不带电小环A套在粗糙的竖直杆上,小环A与杆间的动摩擦因数μ=
,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一质量为m2=0.2kg、电荷量为q=0.3c的带正电的小球B与A用一绝缘细线相连,整个装置处于匀强电场中,恰好保持静止,则下列说法正确的是( )
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A. 电场强度E值最小时,其正方向与水平方向的夹角θ=30°
B. 电场强度E值最小时,其正方向与水平方向的夹角θ=60°
C. 电场强度E的最小值为10
N/C
D. 电场强度E的最小值为5
N/C
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【题目】“验证机械能守恒定律”实验.图(甲)是打点计时器打出的一条纸带,选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I,对BH段进行研究.
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(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________.
(2)用刻度尺测量距离时如图(乙),读出A、C两点间距为________cm,B点对应的速度vB=________m/s(保留三位有效数字).
(3)若H点对应的速度为vH,重物下落的高度为hBH,当地重力加速度为g,为完成实验,要比较与________的大小(用字母表示).
【答案】 0.02 s 5.40 1.35 ![]()
【解析】试题分析:机械能守恒定律的条件是只有重力做功,所以本实验的关键是想法减少重锤受到阻力的影响,减少措施有选取密度大的、质量大体积小的重锤;刻度尺的读数要注意进行估读,根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度,可以求出B点瞬时速度的大小;根据功能关可知,需要比较哪些物理量.
(1)由
可得,纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02 s;
(2)A、C两点的距离为C点的刻度值减去A点的刻度值,即AC=5.90-0.50 cm=5.40 cm,B点对应的速度为A、C两点间的平均速度,则有![]()
(3)本实验需要验证的是重物自B点至H点,重力势能的减少量与动能的增量是否相等,即比较
,整理得
。
【点睛】正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等。
【题型】实验题
【结束】
107
【题目】图(a)是测量电源电动势E和内阻r的原理图.R0=2.5Ω为定值保护电阻,电流表内阻不计,单位长度电阻r0=0.10Ω/cm的电阻丝ac上标有长度刻度.
①请根据原理图连接图(b)的实物图;
②闭合开关S,记录ab的长度L和电流表A的示数I;滑动b点改变ab的长度L,测得6组L和I值,并算出对应的
值.写出
与L、E、r、R0、r0的关系式
=_________;
③图(c)中的“×”是已标出的实验数据,请作出
随L变化的图线;
④根据
-L图线算出电源电动势E =_____V,内阻r =_____Ω.(计算结果保留到小数点后两位)
![]()
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【题目】如图所示,竖直面内有一个半径为R的光滑
圆弧轨道,质量为m的物块(可视为质点)从顶端A处静止释放滑至底端B处,下滑过程中,物块的动能Ek、与轨道间的弹力大小N、机械能E、重力的瞬时功率P随物块在竖直方向下降高度h变化关系图像正确的是( )
![]()
A. ![]()
B. ![]()
C. ![]()
D. ![]()
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【题目】用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(rR)的圆环.圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中,圆环的圆心始终在N极的轴线上,圆环所在位置的磁感应强度大小均为B.圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v,忽略电感的影响,则( )
![]()
A. 此时在圆环中产生了(俯视)顺时针的感应电流
B. 圆环因受到了向下的安培力而加速下落
C. 此时圆环的加速度![]()
D. 如果径向磁场足够长,则圆环的最大速度![]()
【答案】AD
【解析】试题分析:根据切割产生的感应电动势公式求出整个环产生的电动势的大小,根据欧姆定律求出电流的大小,根据安培力大小,结合牛顿第二定律求出加速度,当加速度为零时,速度最大.
根据右手定则,右图中,环左端面电流方向垂直纸面向里,右端电流方向向外,则有(俯视)顺时针的感应电流,结合左手定则可知,环受到的安培力向上,阻碍环的运动,A错误B正确;圆环落入磁感应强度B的径向磁场中,垂直切割磁感线,则产生的感应电动势
,圆环的电阻为
,圆环中感应电流为
,圆环所受的安培力大小为
,此时圆环的加速度为
,
,得
,C错误.当圆环做匀速运动时,安培力与重力相等,速度最大,即有
,则得
,解得
,D正确.
【题型】多选题
【结束】
106
【题目】“验证机械能守恒定律”实验.图(甲)是打点计时器打出的一条纸带,选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I,对BH段进行研究.
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(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________.
(2)用刻度尺测量距离时如图(乙),读出A、C两点间距为________cm,B点对应的速度vB=________m/s(保留三位有效数字).
(3)若H点对应的速度为vH,重物下落的高度为hBH,当地重力加速度为g,为完成实验,要比较与________的大小(用字母表示).
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