如圖（乙）所示，將包有白紙的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．當(dāng)燒斷掛圓柱的線(xiàn)后，圓柱豎直自由落下，毛筆就在圓柱白紙上劃出記號(hào)，圖（甲）所示，測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26、42、58、74、90、106mm，已知馬達(dá)銘牌上有“1440r/min”字樣，請(qǐng)說(shuō)明如何由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒．

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如圖甲所示，一個(gè)直徑為d的紙筒，固定在可以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，側(cè)面開(kāi)有位于豎直方向的狹縫，在轉(zhuǎn)臺(tái)的中心放有不隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的油漆噴射器，它能以恒定速率水平向右噴射油漆，質(zhì)量為2.00kg的金屬長(zhǎng)圓柱棒用白紙包著，當(dāng)接通電源待電機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)后，燒斷懸掛圓柱棒的細(xì)線(xiàn)，圓柱棒自由下落，油漆可在圓柱棒的紙上留下記號(hào)．圖乙是按正確操作獲得的一條紙帶，圖中O是畫(huà)出的第一個(gè)痕跡，A、B、C、D、E、F、G是依次畫(huà)出的痕跡，測(cè)得痕跡之間沿棒方向的距離依次為OA=26.0mm、AB=50.0mm、BC=74.0mm、CD=98.0mm、DE=122.0mm、EF=146.0mm，已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．根據(jù)以上內(nèi)容，可得：

①根據(jù)乙圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫(huà)下痕跡B、E兩時(shí)刻間棒的動(dòng)能變化量為

 

J，重力勢(shì)能的變化量為

 

J，由此可得出的結(jié)論是

 

．（g取9.80m/s²，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）②如要驗(yàn)證毛筆畫(huà)下痕跡O、F兩點(diǎn)的過(guò)程中圓柱棒機(jī)械能守恒時(shí)，實(shí)驗(yàn)者不知道工作電壓減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于1200r/min，由于這一原因?qū)��?dǎo)致△E_P

 

△E_k（填“大于、小于、等于”）．③實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)利用獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同時(shí)測(cè)定了當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g的值．假設(shè)OF間的距離為h，EG間的距離s．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率用f表示．有下面三種方法求重力加速度的值，分別是：
A．根據(jù)h=

1

2

gt2，其中t=

6

f

，求得：g=

2hf2

62

B．根據(jù)v_F=gt，其中t=

6

f

，而vF=

s

2T

（其中T=

1

f

），求得：g=

sf2

12

C．根據(jù)

v

2 F

=2gh，而vF=

s

2T

，（其中T=

1

f

），求得：g=

s2f2

8h

你認(rèn)為用哪種方法比較妥當(dāng)？其它方法可能存在的問(wèn)題是什么？答：

 

．

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8．如圖是用高電阻放電法測(cè)電容的實(shí)驗(yàn)電路圖．其原理是測(cè)出電容器在充電電壓為U時(shí)所帶的電荷量Q，從而求出其電容C．

該實(shí)驗(yàn)的操作步驟如下：

（1）按電路圖接好實(shí)驗(yàn)電路．

（2）接通電鍵S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使微安表的指針接近滿(mǎn)刻度．記下這時(shí)的電壓表讀數(shù)U₀＝6.2V和微安表讀數(shù)I₀＝490μA．

（3）斷開(kāi)電鍵 S并同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，每隔5s或10s讀一次微安表的讀數(shù)i，將讀數(shù)記錄在預(yù)先設(shè)計(jì)的表格中．

（4）根據(jù)表格中的12組數(shù)據(jù)，以t為橫坐標(biāo)，i為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)（在圖中用“×”表示）．根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖象，可以估算出當(dāng)電容器兩端電壓為U₀時(shí)該電容器所帶的電荷量Q₀約為　　　C，從而算出該電容器的電容約為　　　　　　F．

思路分析與參考答案： 用一條光滑曲線(xiàn)將坐標(biāo)系中的點(diǎn)依次相連，得到放電曲線(xiàn)，曲線(xiàn)跟橫軸所圍的面積就表示放電過(guò)程放出的電荷量．每小方格代表的電荷量為 q = 2.5×10^－4 C．用四舍五入的方法數(shù)得小方格有 32個(gè)，因此 Q₀ = 8×10^－3 C．根據(jù) C = Q₀/U₀，得電容為 C =1.3×10^－3F．

9．有一內(nèi)阻未知（約25kΩ ~ 35kΩ）、量程未知（約25V ~ 35V），共有30個(gè)均勻小格的直流電壓表 V．

  （1）某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中想通過(guò)上述電壓表測(cè)量一個(gè)多用表中歐姆檔的內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)，他們從多用表刻度盤(pán)上讀出電阻刻度中間值為30．

   A．請(qǐng)你將他們的實(shí)驗(yàn)電路連接起來(lái)．他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中，歐姆檔的選擇開(kāi)關(guān)撥至倍率“×_______” ．

   B．在實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)讀出電壓表的讀數(shù)為U，歐姆表指針?biāo)�指的刻度�?i>n，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一切操作都是正確的，請(qǐng)你導(dǎo)出歐姆表電池的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式．

（2）若在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得該電壓表內(nèi)阻為30kΩ，為了測(cè)出電壓表的量程，現(xiàn)有下列器材可供選用，要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，并有盡可能高的精確度．

標(biāo)準(zhǔn)電壓表V1：量程3V，內(nèi)阻3kΩ

電流表A：量程0~3A，內(nèi)阻未知

滑動(dòng)變阻器：總阻值1kΩ

穩(wěn)壓電源E：30V，內(nèi)阻不能忽略

電鍵、導(dǎo)線(xiàn)若干

A．在右邊方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖

B．選用記錄數(shù)據(jù)中任一組，寫(xiě)出計(jì)算量程的

表達(dá)式U_g =  ______________．

式中各字母的意義是：____________________________________________．

思路分析與參考答案：（1）A．電路如圖所示，測(cè)電阻時(shí)應(yīng)盡量使指針指在中間值附近，所以應(yīng)選“×1k”．

   B．歐姆表中值電阻為R_中 = 30×1kΩ= 30000Ω，歐姆表指n刻度，則電壓表內(nèi)電阻R_V = 1000n，流過(guò)電壓表電流I_V = U/R_V = U/(1000n)，根據(jù)閉合電路歐姆定律電池電動(dòng)勢(shì)E = U + I_VR_中 = U．

（2）A．如圖所示．，所以不能用電流表；又電壓表的量程較小于電源電動(dòng)勢(shì)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓接法．

B．U_g = ，其中N：V表指針?biāo)�指格�?shù)，U₁：V1表讀數(shù)．

10． 電源的輸出功率P跟外電路的電阻R有關(guān)．下左圖是研究它們的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路．為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和保護(hù)蓄電地，給蓄電池串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R₀，把它們一起看作電源（圖中虛線(xiàn)框內(nèi)部分）．于是電源的內(nèi)電阻就是蓄電池的內(nèi)電阻和定值電阻R₀之和，用r表示．電源的電動(dòng)勢(shì)用E表示．

 （1）寫(xiě)出電源的輸出功率P跟E、r、R的關(guān)系式：　　　　　　．（電流表與電壓表都看作理想電表）

 （2）在下右圖的實(shí)物圖中按照下左圖畫(huà)出連線(xiàn)，組成實(shí)驗(yàn)電路．

（3）下表中給出了6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)．在圖中的方格紙中畫(huà)出P－R關(guān)系圖線(xiàn)．根據(jù)圖線(xiàn)可知，電源輸出功率的最大值是_____________W，當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)的外電阻是_____________Ω．

（4）由表中所給出的數(shù)據(jù)，若已知跟電源串聯(lián)的定值電阻的阻值為R₀＝ 4.5Ω，還可以求得該電源的電動(dòng)勢(shì)E = _________V，內(nèi)電阻r₀ = __________Ω．

思路分析與參考答案：（1）P = E²R / (R+r)²   (2) 圖略�。�3） 圖略，0.80　5.0　

（4）4.0　0.5　

11．現(xiàn)有一阻值為10.0Ω的定值電阻、一個(gè)電鍵、若干根導(dǎo)線(xiàn)和一個(gè)電壓表，該電壓表表面上有刻度但無(wú)刻度值，要求設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)定某電源內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案．（已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓表量程大于電源電動(dòng)勢(shì)，電源內(nèi)阻約為幾歐），要求：

  （1）在下邊方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖

  （2）簡(jiǎn)要寫(xiě)出完成接線(xiàn)后的實(shí)驗(yàn)步驟

  （3）用測(cè)得的量計(jì)算電源內(nèi)阻的表達(dá)式r = ________．

思路分析與答案：（1）如圖所示

（2）①斷開(kāi)電鍵，記下電壓表偏轉(zhuǎn)的格數(shù)N₁

②合上電鍵，記下電壓表偏轉(zhuǎn)的格數(shù)N₂

③

12．現(xiàn)要求測(cè)量一個(gè)阻值較大的電阻R_x的阻值．從實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘业降膶?shí)驗(yàn)器材如下：

   電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻均未知的直流電源E

   滑動(dòng)變阻R₁（全電路為300Ω）

   標(biāo)準(zhǔn)電阻R₀（阻值已知）

   電壓表2只，V₁、V₂（量程均能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求）

   開(kāi)關(guān)（單刀開(kāi)關(guān)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)各一個(gè)）

   導(dǎo)線(xiàn)若干

   某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)R_x的阻值數(shù)值級(jí)與R₀及電壓表內(nèi)電阻相當(dāng)，于是他設(shè)計(jì)了一種電路，其控制電路出圖所示．

   (1) 請(qǐng)你在圖中補(bǔ)全測(cè)量電路．（要求標(biāo)出實(shí)驗(yàn)器材符號(hào)）

   (2) 簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的測(cè)量原理及電阻R_x的計(jì)算表達(dá)式．（表達(dá)式中的物理量需要加以說(shuō)明）．

思路分析與答案：（1）電路圖如圖所示．

    (2) 將S₂與1接通，讀出電壓表V₂示數(shù)U₁，并讀出電壓表V₁示數(shù)U；再將S₂與2接通，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)仍為U（即電壓表V₁示數(shù)不變），讀出電壓表V₂示數(shù)U₂．在R₀、R_x串聯(lián)電壓保持不變時(shí)，根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路性質(zhì)可知U₁：U₂ = R₀：R_x，故R_x = ．

（熱學(xué)實(shí)驗(yàn)題編題者：孫道華 魏  昕）

13．在用油膜法粗測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，在哪些方面作了理想化的假設(shè)

_____________________________________________________________________．

下面是一次實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)。將1cm³的油酸溶于酒精，制成200cm³的酒精溶液，已知1cm³的油酸酒精溶液有50滴．現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層，測(cè)出這一薄層的面積為0.2m²。由此可計(jì)算出油酸分子的直徑為_(kāi)___________m。

思路分析與答案：1．將油膜看成單分子膜；將油分子看作球形；認(rèn)為油分子是一個(gè)緊挨一個(gè)的．   2．5×10^-10m

14．在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，已知實(shí)驗(yàn)室中使用的酒精油酸溶液的體積濃度為A，又用滴管測(cè)得每N滴這種酒精油酸的總體積為V，將一滴這種溶液滴在淺盤(pán)中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線(xiàn)，再把玻璃板放在畫(huà)有邊長(zhǎng)為a的正方形小格的紙上(如右圖)測(cè)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為X．

  ⑴ 用以上字母表示油酸分子的大小d。

  ⑵ 從右圖中數(shù)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為X =________________．

思路分析與答案：1．D =      2．X = 57．

（光學(xué)實(shí)驗(yàn)題編題者：孫松慶 丁家旗）

15．如圖（a）所示是利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，濾光片的作用是_____，單縫的作用是_______________，雙縫的作用是______________，單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是_______________．某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)（圖1），游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖3所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)（圖2），游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖4所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖3中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________mm．圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)______________mm．實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是______________，所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)__________m．

（a）

思路分析與答案：獲得單色光，產(chǎn)生線(xiàn)光源，產(chǎn)生相干光源，平行，11.5mm，16.7mm，減小實(shí)驗(yàn)誤差，6.5×10^－7．

16．測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中

(1) 某同學(xué)做實(shí)驗(yàn)插針的步驟如下：

A．    在表示入射光線(xiàn)的AO上插上大頭針P₁和P₂

B．     通過(guò)玻璃磚觀(guān)察P₁和P₂，調(diào)整視線(xiàn)，直到P₁的像被P₂的像擋住

C．     在觀(guān)察一側(cè)插上大頭針P₃和P₄，并記下P₃和 P₄的位置。

這位同學(xué)在操作中有什么重要疏漏？

(2) 以通過(guò)P₁P₂的直線(xiàn)與玻璃磚的交點(diǎn)O為圓心，以某一適當(dāng)長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓．與OA交于P，于OO′的延長(zhǎng)線(xiàn)交于Q，從P和Q分別做玻璃磚界面的法線(xiàn)NN′的垂線(xiàn)，P′和Q′分別為垂足，如圖所示，用刻度尺量得PP′＝45mm，QQ′＝30mm．求玻璃磚的折射率．

思路分析與答案：（1）疏漏：插針時(shí)應(yīng)使P₃擋住P₁和P₂的像，P₄擋住P₁、P₂、P₃的像．（2）根據(jù)折射定律：．

（用多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)的電學(xué)元件

練習(xí)使用示波器

（黑箱、示波器、傳感器等實(shí)驗(yàn)題編題者：錢(qián)嘉偉 郭  穎  潘天飛）

17．如圖，甲為在10℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理圖，箱內(nèi)的電阻R₁=2kΩ，R₂ = 1.5kΩ，R₃ = 4kΩ，R_t為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線(xiàn)如圖乙所示，當(dāng)a、b端電壓U_ab＜0，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)U_ab＞0時(shí)，電壓鑒別器使S斷開(kāi)，停止加熱．則恒溫箱內(nèi)的溫度大約恒定在　　　℃．

［解析］電熱絲在工作與不工作的臨界狀態(tài)上，a、b電勢(shì)相等．此時(shí)R₂、R_t兩端電壓勢(shì)必相等，因此就有R₁/ R₂＝R₃/ R_t，由此可算得R_t＝3kΩ．從熱敏電阻的R－t圖像可知R_t＝3kΩ時(shí)，溫度為25℃．

［思路點(diǎn)撥］本題由電路知識(shí)算出臨界狀態(tài)下熱敏電阻的阻值，再通過(guò)查R－t圖像的方法推得溫度．

18．如圖所示，A、B、C為黑箱上的三個(gè)接點(diǎn)，已知任意兩個(gè)接點(diǎn)間最多只能接一個(gè)元件，可能的元件有電池、電阻和二極管．

（1）用多用電表判斷黑箱內(nèi)有無(wú)電池，操作方法是：

_____________________________________________．

（2）經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)黑箱內(nèi)沒(méi)有電池，用多用電表的歐姆擋測(cè)量各接點(diǎn)間的電阻，結(jié)果如下，試在圖中畫(huà)出黑箱內(nèi)一種可能的電路．

紅表筆接點(diǎn)

C

B

B

C

黑表筆接點(diǎn)

B

C

B

A

A

表盤(pán)示數(shù)

很小

很大

比AB間阻值R略大

很大

［解析］（1）用多用電表的直流電壓擋測(cè)各對(duì)接點(diǎn)間的電壓，若任意一組接點(diǎn)間均無(wú)電壓，則能說(shuō)明黑箱內(nèi)沒(méi)有電池．

（2）用歐姆檔測(cè)量時(shí)，黑表筆雖然插負(fù)接線(xiàn)孔，但連接的是歐姆表內(nèi)電源的正極．黑表筆接B點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，電流是從B流向C的；而反接時(shí)，電流是從C流向B的，兩次阻值相差很多說(shuō)明C、B間有二極管，且二極管的“＋”極與B點(diǎn)相接．

 A、B間正接反接，阻值恒定，說(shuō)明A、B可能存在電阻．

黑表筆接A點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，有阻值且阻值比R略大；反接時(shí)阻值很大．說(shuō)明A、B間的電阻與B、C間的二極管串聯(lián)才有這種情況，且A、C間不可能有其它電阻或二極管構(gòu)成一條支路與上述電阻、二極管支路并聯(lián)，否則現(xiàn)象與表格最后兩列的結(jié)果無(wú)法相符．黑箱內(nèi)元件連接如圖所示．

［思路點(diǎn)撥］熟悉電路串并聯(lián)的基本性質(zhì)，掌握二極管單向通電的特性．

19．若示波器所顯示的輸入波形如圖所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的________旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕；要使屏上能夠顯示3個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)_____________________旋鈕．

［解析］豎直位移，X增益，掃描范圍和掃描微調(diào)

［思路點(diǎn)撥］熟悉J2459型示波器的面板，掌握面板上各旋鈕、開(kāi)關(guān)的名稱(chēng)和作用，會(huì)進(jìn)行基本的操作，并要理解示波器的基本構(gòu)造和工作原理．