Question

（2010?寧河縣一模）（1）如圖，用游標(biāo)卡尺觀察光的衍射現(xiàn)象時(shí)，調(diào)節(jié)游標(biāo)尺和主尺兩測(cè)腳間的距離如圖所示．則形成的狹縫寬為

0.040

cm．
（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
①指出下列幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟骄郏?!--BA-->

ABC

．
A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
B．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；
C．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；
D．測(cè)量打出的紙帶上所選定的記數(shù)點(diǎn)之間的距離；
E．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
②利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為S₀，點(diǎn)A、C間的距離為S₁，點(diǎn)C、E間的距離為S₂，使用交流電的頻率為f，根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落加速度a的表達(dá)式為a=

f2

4

(s2-s1)

．
（3）某組同學(xué)利用如圖所示的電路測(cè)定金屬電阻率，在測(cè)量時(shí)需要用刻度尺測(cè)出被測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度L，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲的直徑d，用電流表和電壓表測(cè)出金屬絲的電阻R_X．
①請(qǐng)寫(xiě)出測(cè)金屬絲電阻率的表達(dá)式：ρ=

πd2R

4L

②利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過(guò)程是：
第一步：閉合電鍵S₁，將電鍵S₂接2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R_P和r，使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程，讀出電壓表和電流表的示數(shù)U₁、I₁；請(qǐng)你接著寫(xiě)出第二步，并說(shuō)明需要記錄的數(shù)據(jù)：

將電鍵S₂接1，只調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r，使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₂、I₂

由以上記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算出被測(cè)電阻R_X的表達(dá)式為R_X=

U1

I1

-

U2

I2

．

Answer 1

分析：（1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
（2）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)；帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度．
（3）①求出金屬絲的橫截面積，代入公式R=ρ

L

S

，即可求出電阻率的表達(dá)式；②單刀雙擲開(kāi)關(guān)S₂合向1，由電壓表和電流表的示數(shù)U₁和I₁，可求出R_x、電流表、變阻器串聯(lián)的電阻；將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S₂合向2，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₂和I₂，可求出電流表和變阻器串聯(lián)的電阻；兩個(gè)阻值之差等于被測(cè)電阻．根據(jù)歐姆定律寫(xiě)出表達(dá)式．

解答：解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0mm，游標(biāo)尺上第8個(gè)刻度與主尺上某一刻度對(duì)齊，故其讀數(shù)為0.05×8mm=0.40mm，
所以最終讀數(shù)為：0mm+0.40mm=0.40mm=0.040cm．
故答案為：0.040．
（2）沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是：
因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、

1

2

mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒(méi)有必要；
操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是：
應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，故B錯(cuò)誤．
開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故C錯(cuò)誤．
②利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²得：
a=

△x

T2

═

s2-s1

(2T0)2

=

f2

4

(s2-s1)
故答案為：①0.040；②ABC，

f2

4

(s2-s1)．
（3）①根據(jù)電阻定律有：R=ρ

L

S

，金屬絲的橫截面積為：S=

πd2

4

因此解得：ρ=

πd2R

4L

．
②將電鍵S₂接1，只調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r，使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₂和I₂；
由題得：R_x+R_A+R₁=

U1

I1

，R_A+R₁=

U2

I2

因此有：R_x=

U1

I1

-

U2

I2

．
故答案為：①

πd2R

4L

； ②將電鍵S₂接1，只調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r，使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U₂、I₂ ③

U1

I1

-

U2

I2

．

點(diǎn)評(píng)：（1）解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)．
（2）紙帶問(wèn)題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．
（3）本題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較巧妙，利用伏安法測(cè)量?jī)纱坞娮�，有效消除系統(tǒng)誤差，來(lái)源于書(shū)本，又高于書(shū)本．