内容正文:
“2实验+1计算”中档大题满分练(六)
1.(6分)用如图甲所示装置研究平抛运动,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有________;
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
①取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;
②若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则________(选填“>”“=”或者“<”)。可求得钢球平抛的初速度大小为________(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
解析:(1)通过步骤理解实验原理和方法,控制实验条件,确保平抛的初速度大小一定、方向水平,斜槽末端要水平,只需要无初速度的在同一等高点释放,由动能定理可知,到斜槽末端速度大小一定,和斜槽是否光滑无关,和挡板是否竖直等间距移动无关,故选B、D。
(2)①为了凸显研究质点的运动,应该体现球心,所以选球心为原点;
②由水平间距相等,知道运动时间相等,在竖直方向做匀变速运动,若初速度为零,竖直间距的比值应该是1∶3∶5,由题图可知A点不是抛出点,比值应该是更大;
由x=v0t,y2-y1=gt2可得v0=x。
答案:(1)BD (2)①球心 ②> x
2.(9分)某实验小组计划测量电源的电动势和内阻。
(1)用如图所示的实验电路测量毫安表的内阻,实验器材如下:
待测毫安表A1(量程为10 mA,内阻约为50 Ω);
电源(电动势约为1.5 V,内阻不计);
电阻箱R1(0~999.9 Ω);
滑动变阻器R0(0~10 Ω);
单刀单掷开关和单刀双掷开关各一个及导线若干。
①电表X需要选择下列仪表中的________。
A.电流表(0~0.6 A)
B.电压表(0~3 V)
C.电压表(0~1 V,内阻为100 Ω)
②实验步骤如下:闭合开关K1之前,应该将滑动变阻器的滑片滑到________端(选填“a”或“b”),闭合开关K1,将单刀双掷开关接1,调节滑动变阻器的滑片,使电表X有适当的示数x0;将单刀双掷开关接2,保持滑动变阻器的滑片不动,调节电阻箱的阻值,使电表X的示数仍为x0。若此时电阻箱的阻值为R1,则毫安表的内阻为________。
(2)将毫安表与一电阻箱串联改装成电压表V(量程为0~3 V,内阻为RV)取一电阻箱R并用图所示的电路测量电源的电动势和内阻。实验步骤如下:
①调节电阻箱R,使电压表有适当的示数;
②记录电阻箱R的阻值和电压表的示数U;
③重复步骤①、②,多测几组数据;
④用图像法处理数据,以为横轴,以为纵轴得到的图像为一条直线,若最后测得此直线的斜率为k,纵截距为b,则可以求出电源的电动势E=________,电源的内阻r=________(用题目中给出的物理量符号表示)。若考虑电压表的分流,则电源内阻的测量值比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
解析:(1)由于毫安表的量程为10 mA,所以电表X不能选择A选项中量程为0~0.6 A的电流表,而B选项中的电压表内阻未知,不能使用,C中的电压表在内阻已知的情况下可以改装为电流表,它允许通过的最大电流Im==10 mA,所以电表X应该选择C;
闭合开关之前应该让并联支路的电压最小,所以滑动变阻器的滑片应该置于a端;
由于实验使用替代法测电阻,所以当开关K2接2,电表X的示数仍为x0时,电阻箱的阻值即为毫安表的内阻,即R1。
(2)忽略电压表的分流影响时,由闭合电路欧姆定律有U+r=E,整理得=×+,
以为横轴,以为纵轴得到的图像为一条直线,由题意有k=,b=,解得E=,r=,
若考虑电压表的分流作用,则电源内阻的测量值为电源内阻与电压表内阻的并联电阻阻值,则r测=<r真,
所以电源内阻的测量值比真实值偏小。
答案:(1)①C ②a R1 (2)④ 偏小
3.(12分)用如图所示的装置探究导体棒在有磁场存在的斜面上的运动情况,MN、M′N′是两条相距为L=0.5 m的足够长的金属导轨,放置在倾角均为θ=30°的对称斜面上,两导轨平滑连接,连接处水平,两导轨右侧接有阻值为R=0.8 Ω的定值电阻,导轨电阻不计。整个装置处于大小为B=1 T、方向垂直于左