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实验题标准练(五)
第一部分 题型突破练
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13.(4分)为了测定滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ,某同学设计了如图所示的实验装置,其中圆弧形滑槽末端与桌面相切,A为桌子右边缘,O点为A在地面上的竖直投影点。第一次实验时,滑槽固定于桌面右端,且其末端与桌子右边缘A对齐,滑块从滑槽顶端由静止释放,落在水平地面的P点,如图甲所示;第二次实验时,滑槽固定于桌面左侧,测出其末端与桌子边缘A的距离为L,滑块仍从滑槽顶端由静止释放,落在水平地面的Q点,如图乙所示。已知重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)实验还需要测出的物理量是(填写选项前面的字母)________。
A.滑槽顶端距桌面的高度h
B.桌面距地面的高度H
C.O点到P点的距离d1
D.O点到Q点的距离d2
E.滑块的质量m
(2)根据已知量和测量的量,可以得出动摩擦因数μ的表达式为μ=________。
(3)如果该同学在进行第二次实验时,滑块没有滑出桌面,测得滑块在水平桌面上滑行的距离为s,则动摩擦因数可表示为μ=________。
[答案] (1)BCD (2)eq \f(d\o\al(2,1)-d\o\al(2,2),4HL) (3)eq \f(d\o\al(2,1),4Hs)
[解析] (1)滑块离开桌面后做平抛运动,实验需要测出滑块离开滑槽与离开桌面时的速度,因此实验时需要测出:桌子的高度H;O点到P点的距离d1;O点到Q点的距离d2,故选B、C、D。
(2)滑块离开桌面后做平抛运动,在竖直方向上:H=eq \f(1,2)gt2,在水平方向上:d1=v0t,d2=vt,滑块在桌面上运动时,要克服摩擦力做功,由动能定理得:-μmgL=eq \f(1,2)mv2-eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0),解得:μ=eq \f(d\o\al(2,1)-d\o\al(2,2),4HL)。
(3)如果第二次实验时,滑块没有滑出桌面,测得滑行距离为s,由动能定理得:-μmgs=0-eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0),解得:μ=eq \f(d\o\al(2,1),4Hs)。
14.(10分)某学习小组欲探究小灯泡(额定电压为3 V,额定电流约为0.5 A)的伏安特性曲线,可提供的实验器材如下:
A.干电池:电动势约4.5 V,内阻可不计
B.双量程的电压表V1:量程为0~3 V、内阻约为3 kΩ;V2:量程为0~15 V、内阻约为15 kΩ
C.双量程的电流表A1:量程为0~0.6 A、内阻约为1 Ω;A2:量程为0~3 A、内阻约为0.1 Ω
D.滑动变阻器R:阻值范围0~10 Ω、允许通过的最大电流为2 A
E.开关S,导线若干
在尽量提高测量精度的情况下,请回答下列问题:
(1)根据以上器材,请你把实验电路原理图甲补充完整,电压表应选________、电流表应选________。(填所选器材的代号)
(2)根据正确的电路原理图,用笔画线代替导线将实物图乙连接成完整电路。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到________端。(选填“A”或“B”)
(3)按正确操作得到的7组电压表和电流表示数如下表所示,请在图丙所示的坐标纸上画出小灯泡的U-I图线。
组数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0
0.28
0.58
0.92
1.50
2.00
3.00
I/A
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.45
0.49
(4)若将该小灯泡接在电动势为3.0 V、内阻为2.0 Ω的干电池两端,则此时该小灯泡的电阻为________ Ω。(结果保留2位有效数字)
[答案] (1)见解析图(a) V1 A1 (2)见解析图(b) A端 (3)如图所示:
(4)4.6
[解析] (1)探究小灯泡的伏安特性,要求灯泡两端的电压可以从零开始调整到额定电压,即要求测量的电压范围为0~3 V,故选择电压表V1;由于小灯泡的额定电流约为0.5 A<0.6 A,故选择电流表A1;由于小灯泡的最大电阻约为Rm=eq \f(3,0.5) Ω=6 Ω,Rm≪RV1,故电流表采用外接法,实验电路原理图如图所示:
INCLUDEPICTURE"MH300.TIF"
(2)根据原理图,用笔画线代替导线将实物图乙连接成完整电路,如图(b)所示。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到A端,使闭合开关后灯泡两端的电压为零,以保护电表;
(3)画出小灯泡的UI图线如图(c)中曲线所示。
图(c)
(4)根据闭合电路欧姆定律,小灯泡两端电压U=3.0-2.0I,此直线如图(c)中所示,与曲线的交点坐标为(0.46 A,2.10 V),
得小灯泡的电阻为R=eq \f(2.10,0.46) Ω≈4.6 Ω
$$