Question

本題共兩題
Ⅰ、打點計時器用頻率50Hz交流電打出的勻加速運動的紙帶，則根據(jù)此紙帶的數(shù)據(jù)，紙帶的加速度是

 

 m/s² 和打點計時器打第3個點的速度是

 

 m/s（保留3位有效數(shù)字）
Ⅱ、為了測量一精密金屬絲的電阻率：
（1）先用多用電表×1Ω擋初測其電阻為

 

Ω，然后用螺旋測微器測其直徑為

 

mm，游標卡尺測其長度是

 

mm．

（2）、除待測金屬絲外，實驗室還備有的實驗器材如下：
A．電壓表V₁（量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ）    B．電壓表V₂（量程l5V，內(nèi)阻約為75kΩ）
C．電流表A₁（量程3A，內(nèi)阻約為0.2Ω）   D．電流表A₂（量程600mA，內(nèi)阻約為1Ω）
E．滑動變阻器R₁（0～5Ω，0.6A）        F．滑動變阻器R₂（0～2000Ω，0.1A）
G．輸出電壓為3V的直流穩(wěn)壓電源E        H．電阻箱
I．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
為了減小實驗誤差，需進一步測其電阻而采用伏安法，則上述器材中應(yīng)選用的實驗器材有（填代號）

 

．請在方框內(nèi)設(shè)計最合理的電路圖并實物連線．但用該電路電阻的測量值

 

真實值（選填大于、等于或小于）．如果金屬絲直徑為D，長度為L，所測電壓為U，電流為I，寫出計算電阻率

 

Answer 1

分析：Ⅰ紙帶做勻變速直線運動，由△x=at²可以求出紙帶的加速度；根據(jù)紙帶上兩點間的距離，應(yīng)用勻變速運動的速度公式與速度位移公式可以求出打第三個點時的速度．
Ⅱ（1）歐姆表指針示數(shù)與倍率的乘積是歐姆表示數(shù)；螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)；游標考查主尺示數(shù)與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺的示數(shù)；
（2）根據(jù)電源電動勢選擇電壓表，根據(jù)通過待測電阻的最大電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器；為準確測量電阻阻值，應(yīng)測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器可以采用分壓接法，根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表的接法，作出實驗電路圖，然后根據(jù)電路圖連接實物電路圖；根據(jù)電流表的接反分析實驗誤差．

解答：解：Ⅰ、電源頻率是50Hz，打點計時器打點時間間隔T=0.02s，
紙帶的加速度a=

x78-x23

5T2

=

2.04cm-3.92cm

5×(0.02s)2

=-940cm/s²=-9.40m/s²，
v₂²-v₃²=2ax₂₃，v₃=v₂+aT，代入數(shù)據(jù)解得：v₃=1.87m/s；
Ⅱ、（1）由圖示多用電表可知，待測電阻阻值是6×1Ω=6Ω；由圖示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)是2mm，
可動刻度示數(shù)是10.0×0.01mm=0.100mm，則螺旋測微器示數(shù)是2mm+0.100mm=2.100mm；由圖示游標卡尺可知，
主尺示數(shù)是3.6cm=36mm，游標尺示數(shù)是2×0.1mm=0.2mm，則游標卡尺示數(shù)是36mm+0.2mm=36.2mm；
（2）實驗需要G電源，I開關(guān)與導(dǎo)線，電源電動勢為3V，因此電壓表應(yīng)選：A．電壓表V₁（量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ）；
通過待測電阻的最大電流約為I=

E

R

=

3V

6Ω

=0.5A，則電流表應(yīng)選：D．電流表A₂（量程600mA，內(nèi)阻約為1Ω）；
為保證電路安全方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選：E．滑動變阻器R₁（0～5Ω，0.6A）；
故需要的實驗器材是：A、D、E、G、I．
為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，

R

RA

=

6Ω

1Ω

=6，

RV

R

=

15000Ω

6Ω

=250，

RV

R

＞

R

RA

，電流表應(yīng)采用外接法，實驗電路圖如圖甲所示，根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖，如圖乙所示；電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，電流測量值偏大，由R=

U

I

可知，待測電阻測量值比真實值�。�
由電阻定律可知，R=ρ

L

S

=ρ

L

π( D 2 )2

=ρ

4L

πD2

，R=

U

I

，則電阻率ρ=

πUD2

4IL

．

故答案為：Ⅰ、9.40，1.87；Ⅱ（1）6，2.100，36.2；
（3）A、D、E、G、I，電路圖如圖甲所示，實物電路圖如圖乙所示，小于，

πUD2

4IL

．

點評：（1）熟練應(yīng)用勻變速運動的速度公式、速度位移公式、勻變速運動的推論，即可求出加速度與速度；
（2）選擇實驗器材時，要注意保證電路安全、注意所選實驗器材方便實驗操作；確定滑動變阻器的接法與電流表接法是正確設(shè)計實驗電路的關(guān)鍵．