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实验题标准练(七)
第一部分 题型突破练
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13.(6分)某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。
第1组:《用电火花打点计时器验证机械能守恒定律》释放纸带前
(1)甲、乙两同学操作正确的是______________(填“甲”或“乙”);
第2组,《利用传感器设计实验》如图所示,将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放,小球正下方固定一台光电计时器,能自动记录小球挡住光线的时间间隔t。改变小球下落高度h,进行多次重复实验。此方案验证机械守恒定律方便快捷。
(2)在处理数据时,计算小球下落距离h时速度v的表达式为v=________________;
(3)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒,应作下列哪一个图像?______________
A.ht图像
B.h-eq \f(1,t)图像
C.ht2图像
D.h-eq \f(1,t2)图像
(4)经正确的实验操作,小明发现小球动能增加量eq \f(1,2)mv2总是稍小于重力势能减少量mgh,你认为增加释放高度为h后,两者的差值会____________(填“增大”、“缩小”或“不变”)。
[答案] (1)甲 (2)eq \f(d,t) (3)D (4)增大
[解析] (1)物块应该靠近打点计时器释放,故选甲。
(2)小球速度为v=eq \f(d,t)
(3)机械能守恒满足mgh=eq \f(1,2)mv2,即mgh=eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))2,即h=eq \f(d2,2g)·eq \f(1,t2),为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒,应作heq \f(1,t2)图像。故选D。
(4)由于空气阻力的影响,小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量,若增加释放高度为h后,阻力做功增多,两者差值增大。
14.(8分)某实验小组成员要测量一节干电池的电动势和内阻,已知该干电池的电动势约为1.5 V,内阻约为0.50 Ω;实验室提供了电压表V(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ)、电流表A(量程0~0.6 A,内阻为0.70 Ω)、滑动变阻器R(10 Ω、2 A)、开关和导线若干。
(1)为了尽可能减小实验误差,请在图1方框中画出实验电路图。
(2)在图2中按设计的电路图完善实物图的连接。
(3)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,利用这些数据在下图中画出了U-I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E=________V(保留3位有效数字),内阻r=________Ω(保留2位有效数字)。
(4)实验过程中,发现电流表发生了故障,于是小组成员又找来一个电压表和一个定值电阻,组成了如图4所示的电路,移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图像如图5所示,图线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E=___________,内阻r=____________。(用k、a、R0表示)
[答案] (1)见解析
(2)见解析
(3)1.45(1.44~1.46之间均可) 0.60(0.58~0.62之间均可)
(4)eq \f(ka,k-1) eq \f(R0,k-1)
[解析] (1)由于电流表内阻已知,则应采用电流表相对电源的内接法,电路图如图所示。
(2)对照电路图,实物图完善后如图所示。
(3)根据U=E-I(RA+r)以及图像可知,电源的电动势为E=1.45 V,r+RA=eq \f(ΔU,Δl)=eq \f(1.45-0.80,0.50) Ω =1.30 Ω ,故r=1.30 Ω -0.70 Ω =0.60 Ω;
(4)由闭合电路欧姆定律可知:E=U2+eq \f(U2-U1,R0)r,
变形得:U1=U2eq \f(r+R0,r)-eq \f(R0E,r)。
当U1=0时,U2=a,则有:
eq \f(R0E,r)=aeq \f(r+R0,r),又eq \f(r+R0,r)=k。
解得:E=eq \f(ka,k-1),r=eq \f(R0,k-1)。
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