一细而均匀的导电材料,截面为同心圆环,如图1所示,此材料长约3cm,电阻约为100,已知这种材料的电阻率为.欲测量该样品的内径,但内径太小,无法直接测量。现提供以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺;
B.螺旋测微器;
C.电流表A1(量程50mA,内阻r1=100Ω);
D.电流表A2(量程100mA,内阻r2约为40Ω);
E.滑动变阻器R1(0∼10Ω,额定电流2A);
F.直流电源E(电动势为12V,内阻很小);
G.上述导电材料R2(长约为3cm,电阻约为100Ω);
H.开关一只,导线若干。
请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示,其示数L=______cm,用螺旋测微器测得该样品的外径如图3所示,其示数D=__________mm.
(2)图4是实验测量电路一部分,为了多测几组数据,请在图上补全测量电路(所需仪器在题中给的器材中选取,用常用的电路符号代替)____________.
(3)为了得到样品的内径d,实验中还需要得到的一组测量值是______________(用字母表示且要说明相应字母的含义).
(4)用已知的物理量字母和所测得的物理量的字母表示样品的内径d=_____________.
小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值(约几百欧)。R是滑动变阻器,R0是电阻箱,S2是单刀双掷开关,部分器材规格图乙中已标出。
(1)根据图甲实验电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
(________)
(2)正确连接电路后,断开S1,S2接1,调节好多用电表,将两表笔接触Rx两端的接线柱,粗测其阻值,此过程中存在的问题是___________,正确操作后,粗测出Rx的阻值为R1。
(3)小明通过下列步骤,较准确测出Rx的阻值。
①将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端。闭合S1,将S2拨至1,调节变阻器的滑片P至某一位置,使电压表的示数满偏;
②调节电阻箱R0,使其阻值_________(选填“大于R1”或“小于R1”);
③将S2拨至“2”,保持变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,此时电阻箱示数为R2,则Rx =__________。
某学校实验室购买了一卷表面有很薄绝缘层的镍铬合金丝,该校的兴趣小组同学想通过实验来测算合金丝的长度。已知该镍铬合金丝的电阻率Ω·m,测量选用的器材有多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。
(1)实验前先使用多用电表粗测合金丝的电阻
①机械调零后,选择旋钮指向电阻挡“×10”位置,将红、黑表笔分别插入多用电表的对应插孔,将两表笔短接,调节__________(填“S”或“T”)进行欧姆调零,使指针指到“电阻挡”零刻度。
②把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端(已刮去绝缘漆)相接,发现指针偏转角度过小,应选择倍率为__________(填“×100”或“×1”)的挡位,再将两表笔短接重新进行欧姆调零。
③把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端相接,多用电表的示数如图甲所示,则该合金丝的电阻约为__________Ω。
(2)使用螺旋测微器测量镍铬合金丝的直径d,示数如图乙所示,则镍铬合金丝的直径d=________mm。
(3)为了更准确地测量镍铬合金丝电阻,减少实验误差,并获得较大的电压调节范围,选择如图丙所示的电路进行测量,测量电压表示数为U,电流表的示数为I。不计合金丝绝缘漆的厚度,镍铬合金丝的长度的表达式L=__________(用U、I、ρ、d表示)。
(4)利用记录的多组电压U和电流值I的数据,绘制出如图丁所示的U-I图像。可测出镍铬合金丝的长度L=_________m。(保留三位有效数字)。
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中。
(1)设计如图所示电路图,要求小灯泡两端的电压从零开始变化,且能尽量减小系统误差,开关接___(填“M”或“N”)闭合开关S前滑片P置于_______(填“A端”或“B端”)
(2)根据所选电路图,请在图中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路_____。
(3)若实验中电流表出现故障,不能使用。该同学需将一个满偏电流为1mA、内阻为30Ω的表头改装成量程为0-0.6A的电流表,则应将表头与电阻箱_________(填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为__________Ω.(保留一位有效数字)
(4)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示. 随着电压增大,温度升高,小灯泡的电阻____________. (填“增大”,“减小”或“不变”)
(5)若把这种规格的三个小灯泡、、按如图所示电路连接. 当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25A,则此时、的实际功率之比为__________
为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”,某同学到实验室找到下列器材:长木板(一端带定滑轮)、打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源。该同学进行下列操作:
A.组装实验装置,如图甲所示
B.将质量为200g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车
C.选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上
D.释放小车,接通打点计时器的电源,打出一条纸带
E.在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带,如图乙所示
F.进行数据采集与处理
请你完成下列问题。
(1)该同学将纸带上打的第一个点标为“0”,且认为打“0”时小车的速度为零,其后依次标出计数点1、2、3、 4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画),各计数点间的时间间隔为0.1s, 如图乙所示。该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离,并标在图乙上。如果将钩码的重力在数值上当成小车所受的拉力,则在打计数点0到4的过程中,拉力对小车做的功为_______J,小车的动能增量为_______J。(重力加速度g取9.8m/s2,结果均保留两位有效数字)
(2)由(1)中数据发现,该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论, 且对其他的点(如2、3、5点)进行计算的结果与“4”计数点相似。你认为产生这种实验结果的主要原因可能是_________。
某实验小组利用下图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系.
(1)实验中下列做法正确的是__________
A. 平衡摩擦力后,实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件
B. 每次改变小车中砝码的质量后,都需要重新平衡摩擦力
C. 选取点迹清晰的纸带,必须以打的第一个点为计数起始点进行测量
D. 实验中应先接通打点计时器的电源,然后再释放小车
(2)实验中由于实际绳对小车的拉力__________(选填“大于”、“等于”、“小于”)重物所受的重力,会给实验带来系统误差。为减小此误差,实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取,以下四组数据中最合理的一组是__________. (填写相应序号)
①M=200g,m=40g、60g、80g、100g、120g
②M=200g,m=30g、35g、40g、45g、50g
③M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g
④M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g
(3)如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点1、2、3、4、5。已知打点计时器的打点周期为0. 02s,用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为3. 05cm、3. 92cm、4. 77cm、5. 62cm,则小车运动的加速度大小a=__________m/s2. (结果保留两位有效数字)
(4)如图所示为此同学在探究加速度a与力F的关系时,根据测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是____________________.