2020高三物理三轮冲刺：实验题技巧练(四)

实验题技巧练(四)

22．某实验小组的同学利用如图1甲所示的装置“探究物体速度和位移的关系”，并测量物块和桌面间的动摩擦因数．已知弹簧处于原长时，物块位于光电门左侧．

图1

(1)按图甲所示安装实验器材，物块上方装有较窄的遮光条，用游标卡尺测量其宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为________ mm.

(2)实验步骤如下：

①让物块压缩弹簧并锁定；

②释放物块，读出物块通过光电门时的遮光时间Δt；

③测量出物块停止运动时遮光条的位置到光电门之间的位移x；

④重复①②③步骤，测出多组遮光时间Δt和位移x的值；

⑤计算出物块通过光电门时对应的速度大小v.

(3)根据测量的数据在如图2所示的坐标纸上作出v2－x图象，由图象可知，物块在桌面上运动的加速度大小为________ m/s2.已知重力加速度g取10 m/s2，则物块和桌面间的动摩擦因数为________．(结果均保留两位有效数字)

图2

答案　(1)6.75　(3)5.0(4.7～5.1均可 )　0.50(0.47～0.51均可)

解析　(1)游标卡尺的读数为6 mm＋0.05×15 mm＝6.75 mm.

(3)由匀变速直线运动规律有v2＝2ax，图象的斜率k＝2a，所以a＝.根据图象求得斜率k＝10.0 m/s2，所以物块在桌面上运动的加速度大小a＝5.0 m/s2；根据牛顿第二定律有μmg＝ma，所以μ＝0.50.

23．某实验小组欲测量一节废旧干电池的电动势和内阻，实验室有如下器材：

A．电压表V(0～0.5 V，内阻RV未知)

B．电流表A(0～0.6 A，内阻RA为0.6 Ω)

C．电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)

D．滑动变阻器R(0～20 Ω)

E．开关一个，导线若干

(1)考虑到电压表的量程太小，且内阻远大于干电池内阻，实验小组的同学首先设计如图3所示的电路来测量电压表的内阻．其原理为：先调节电阻箱阻值，使电压表指针指在中间刻度线，记下电阻箱的阻值R1，再调节电阻箱阻值，使电压表指针指在满偏刻度，记下电阻箱的阻值R2，则电压表的内阻RV＝________(用R1、R2表示)．

图3

(2)测得电压表的内阻为500 Ω，实验小组的同学又设计了如图4所示的电路测量废旧干电池的电动势，R0调到1 000 Ω.调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数如下表所示．请根据表中的数据，在如图5所示的坐标纸上作出 U－I图线．

图4

图5

(3)由图线求得电动势E＝______ V，内阻r＝______ Ω.

(4)实验时，某同学进行了多次测量，花费了较长时间，但测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为____________________．

答案　(1)R1－2R2　(2)见解析图

(3)1.50(1.44～1.56均可)　0.90(0.80～1.00均可)

(4)长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大

解析　(1)设电源的电动势为E，电压表的满偏电压为U，则当电压表指针指在中间刻度线时，有U＝E；当电压表指针指在满偏刻度时，有U＝E，联立解得电压表的内阻为RV＝R1－2R2.

(2)在坐标纸上描点连线作出U－I图线，如图所示．

(3)根据题图，由闭合电路欧姆定律得E＝(R0＋RV)＋I(RA＋r)，解得U＝－(RA＋r)，则由U－I图线可得电源的电动势为1.50 V，内阻为0.90 Ω.

(4)长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大．