(Ⅰ)某同學(xué)設(shè)計了一個測定油漆噴槍向外噴射油漆霧滴速度的實驗.他采用圖1所示的裝置,該油漆噴槍能夠向外噴射四種速度大小不同的油漆霧滴,設(shè)噴射速度大小為v0.一個直徑為D=40cm的紙帶環(huán),安放在一個可以按照一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的固定轉(zhuǎn)臺上,紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A,在狹縫A的正對面畫一條標(biāo)志線.在轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時,向側(cè)面同樣開有狹縫B的紙盒中噴射油漆霧滴,當(dāng)狹縫A轉(zhuǎn)至與狹縫B正對平行時,霧滴便通過狹縫A在紙帶的內(nèi)側(cè)面留下痕跡.改變噴射速度重復(fù)實驗,在紙帶上留下一系列的痕跡a、b、c、d.將紙帶從轉(zhuǎn)臺上取下來,展開平放在刻度尺旁邊,如圖所示.已知v0
ω?Dπ
,則:

(1)在上圖中,速度最大的霧滴所留的痕跡是
d
d
點,該點到標(biāo)志線的距離為
0.70
0.70
cm.
(2)如果不計霧滴所受的空氣阻力,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角速度為2.1rad/s,則該噴槍噴出的油漆霧滴速度的最大值為
24
24
m/s;考慮到空氣阻力的影響,該測量值
小于
小于
真實值(選填“大于”、“小于”或“等于”).
(Ⅱ)有兩個完全相同,但刻度盤上僅有刻度而沒有標(biāo)度值的電壓表,電壓表的內(nèi)阻約為5000Ω.現(xiàn)打算用圖(1)所示的電路測量它們的內(nèi)阻,其中E為電動勢12V、內(nèi)阻可忽略不計的電源,R1是調(diào)節(jié)范圍為0~9999Ω的電阻箱;R2是調(diào)節(jié)范圍為0~1000Ω的滑動變阻器;S為電鍵.

①閉合電鍵S之前,滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到變阻器的
a
a
端.(填“a”或“b”).
②閉合電鍵之后,適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P和電阻箱的旋鈕,當(dāng)電阻箱調(diào)節(jié)成圖(2)所示的情景時,兩電壓表指針的位置如圖(3)所示,由此可知,此時電阻箱的阻值為
2547
2547
Ω,這兩個電壓表的內(nèi)阻均為
5094
5094
Ω.
分析:Ⅰ、(1)油漆霧滴進入狹縫A后沿直線勻速運動到紙帶環(huán)上,若紙帶環(huán)不轉(zhuǎn),則油漆霧滴一定打在標(biāo)志線上,若紙帶環(huán)以某一角速度轉(zhuǎn)動,則油漆霧滴沿直線到達(dá)紙帶環(huán)時,標(biāo)志線在油漆霧滴運動到紙帶環(huán)上的這段時間內(nèi)會轉(zhuǎn)過一定角度θ;v0
ω?D
π
,故霧滴飛到紙帶時間內(nèi),轉(zhuǎn)過的角度小于π,即轉(zhuǎn)動小于半圈;霧滴運動的路程一定,速度越大,運行的時間越短,此時轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過的弧度越小,打在紙帶上的點距離標(biāo)志線的距離越。
(2)在紙帶環(huán)轉(zhuǎn)速ω一定的情況下,油漆霧滴速度越大,到達(dá)紙帶環(huán)的時間t越短,則標(biāo)志線轉(zhuǎn)過的角度θ越小,轉(zhuǎn)過的弧長s越短,油漆霧滴到達(dá)紙帶環(huán)的位置距離標(biāo)志線越近,所以到達(dá)d點的油漆霧滴是速度最大的.
Ⅱ、為保護電路,連接電路時,應(yīng)斷開開關(guān),滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值.
根據(jù)電阻箱上的顯示可讀出阻值,根據(jù)兩表示數(shù)關(guān)系結(jié)合歐姆定律,可判斷電壓表的電阻是電阻箱所示阻值的關(guān)系去求解.
解答:解:Ⅰ(1)轉(zhuǎn)盤的角速度一定,霧滴速度越大,運行時間越短,在霧滴運行的時間內(nèi),轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度越小,故霧滴與標(biāo)志線的距離越近;
故d點對應(yīng)霧滴的速度最大,毫米刻度尺讀數(shù)要估讀,為0.70mm;
故答案為:d,0.70;
(2)速度最大的是d點,距離標(biāo)志線的距離是△S=0.70cm,根據(jù)
t=
D
v0
=
△θ
ω

△S=
D
2
△θ
解得:v0=
△θ
=24m/s.
若考慮空氣阻力,實際上霧滴做減速運動,現(xiàn)在將霧滴當(dāng)做勻速直線運動的計算,求出來的速度要小于真實的速度.
Ⅱ①為保護電路,連接電路時,應(yīng)斷開開關(guān),滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值,即滑到a端.
②從電阻箱讀出的阻值為R=2547Ω,
根據(jù)歐姆定律得:I=
U
RV

從兩電壓表指針的位置可知,與電阻箱串聯(lián)的電壓的電流與另一電壓表中的電流比值為2:3,
根據(jù)電壓相等可得電壓表的電阻是電阻箱所示阻值的兩倍.
所以電壓表的內(nèi)阻:RV=5094Ω;
故答案為:(Ⅰ)(1)d,0.70,(2)24,小于
(Ⅱ)①a
②2547,5094
點評:1、本題關(guān)鍵要明確霧滴的運動是勻速直線運動,紙盤是勻速圓周運動,兩者同時運行,但互不影響.
2、本題考查了滑動變阻器的作用以及串并聯(lián)、歐姆定律的應(yīng)用.,
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

圖1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖.圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源,打點的時間間隔用△t表示.在小車質(zhì)量M未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”.
(1)完成下列實驗步驟中的填空:

①平衡小車所受的阻力:撤去砂和砂桶,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列
間隔均勻
間隔均勻
的點.
②按住小車,在左端掛上適當(dāng)質(zhì)量的砂和砂桶,在小車中放入砝碼.
③打開打點計時器電源,釋放小車,獲得帶有點跡的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m.
④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③.
⑤在每條紙帶上清晰的部分,每5個間隔標(biāo)注一個計數(shù)點.測量相鄰計數(shù)點的間距s1,s2,….求出與不同m相對應(yīng)的加速度a.
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo),
1
a
為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上做出
1
a
-m關(guān)系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則
1
a
與m應(yīng)成
線性
線性
關(guān)系(填“線性”或“非線性”).
(2)完成下列填空:
①本實驗中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時,小車所受的拉力近似不變,懸掛砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是
遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量
遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量

②如圖2所示是該同學(xué)在某次實驗中利用打點計時器打出的一條紙帶,A、B、C、D是該同學(xué)在紙帶上選取的連續(xù)四個計數(shù)點.該同學(xué)用刻度尺測出AC間的距離為S,測出BD間的距離為S.a(chǎn)可用S、S和△t(打點的時間間隔)表示為a=
S-S
2(△t)2
,
S-S
2(△t)2

③圖3為所得實驗圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為
1
k
1
k
,小車的質(zhì)量為
b
k
b
k

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)某同學(xué)設(shè)計了一種測溫裝置,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,玻璃泡A內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體,與A相連的細(xì)管B插在水銀槽中,管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度,即環(huán)境溫度,并可由B管上的刻度直接讀出,設(shè)B管的體積與A泡的體積相比可略去不計.
該同學(xué)在某大氣壓下提供不同的環(huán)境溫度對B管進行溫度刻度,測量獲得的數(shù)據(jù)及B管上的溫度刻度如下表所示:
環(huán)境溫度t(℃) -27 0 27 54 81 100
汞柱高x(cm) 25.8 20.4 15 9.6 4.2 0.4
溫度刻度t(℃) -27 0 27 54 81 100
該同學(xué)將上表中環(huán)境溫度t(℃)和汞柱高x(cm)的數(shù)據(jù)輸入圖形計算器,繪制出x-T圖象,如圖2所示.
(1)請根據(jù)圖象提供的信息寫出汞柱高度x隨環(huán)境熱力學(xué)溫度T變化的函數(shù)關(guān)系式:
 

(2)根據(jù)圖象和測溫裝置推斷出實驗時的大氣壓強值p0=
 
cmHg,玻璃泡A內(nèi)氣體壓強p和氣體溫度T的比例常量C=
 
cmHg/K.(假設(shè)實驗過程中p0值是不變的)
(3)由于大氣壓要隨季節(jié)和天氣的變化,所以用這種測溫裝置來測量溫度不可避免地會產(chǎn)生誤差,若有一次測量時大氣壓p’0比上述大氣壓p0低了1cmHg,那么此次測出的溫度測量值與其實際的真實值相比是
 
(填“偏大”或“偏小”)

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為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖.圖1中打點計時器的電源為50Hz的交流電源,打點的時間間隔用△t表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”.
(1)完成下列實驗步驟中的填空:
①平衡小車所受的阻力:小吊盤中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列
間隔均勻
間隔均勻
的點.
②按住小車,在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼.
③打開打點計時器電源,釋放小車,獲得圖2帶有點列的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m.
④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③.
⑤在每條紙帶上清晰的部分,每5個間隔標(biāo)注一個計數(shù)點.測量相鄰計數(shù)點的間距s1,s2,….求出與不同m相對應(yīng)的加速度a.
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo),
1
a
為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上做出
1
a
-m
關(guān)系圖線.
(2)完成下列填空:
(。┍緦嶒炛校瑸榱吮WC在改變小車中砝碼的質(zhì)量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是
M遠(yuǎn)大于m
M遠(yuǎn)大于m

(ⅱ)設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為s1、s2和s3.a(chǎn)可用s1、s3和△t表示為a=
s3-s1
50(△t)2
s3-s1
50(△t)2
.由此求得加速度的大小a=
1.15
1.15
m/s2
(ⅲ)圖3為所得實驗圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為
1
k
1
k
,小車的質(zhì)量為
b
k
b
k

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?重慶一模)某同學(xué)設(shè)計了一種測定風(fēng)力、風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示,迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相接,一起穿在光滑的金屬桿上.彈簧是絕緣材料制成的,其勁度系數(shù)k=1300N/m,自然長度L0=0.5m,均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成,迎風(fēng)板面積為S=0.5m2,工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向.電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端固定相連,右端導(dǎo)線接在N點并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動,且與金屬桿接觸良好.限流電阻的阻值R=1.0Ω,電源電動勢E=12.0V,內(nèi)阻r=0.5Ω.合上開關(guān),沒有風(fēng)吹時,彈簧處于原長,理想電壓表的示數(shù)U1=3.0V.求:
(1)無風(fēng)時金屬桿接入電路的電阻R1和單位長度的電阻值;
(2)如果某時刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V,此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力;
(3)若風(fēng)(運動的空氣)與迎風(fēng)板作用后速度變?yōu)榱悖阎?)問中裝置所在處空氣的密度為1.3kg/m3,求此時此處風(fēng)速為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)設(shè)計了一種“闖紅燈違規(guī)證據(jù)模擬記錄器”,如圖甲所示,它可以通過拍攝照片來記錄機動車輛闖紅燈時的情景.它的工作原理是:光控開關(guān)未受到該種光照射時,自動斷開,銜鐵不被吸引,指示燈發(fā)光.當(dāng)接收到某種顏色的光時,光控開關(guān)自動閉合,若同時壓敏電阻受到車的壓力,阻值變化而引起電流變化達(dá)到一定值時,繼電器的銜鐵被吸下,電控照相機工作,拍攝違規(guī)車輛.
(1)要記錄違規(guī)闖紅燈的情景,光控開關(guān)應(yīng)在接收到
 
光(選填“紅”、“綠”“黃”)時自動閉合;
(2)圖乙為壓敏電阻阻值與所受壓力的關(guān)系圖線.已知控制電路電源電動勢為6V,內(nèi)阻為1Ω,繼電器電阻為9Ω,當(dāng)控制電路中電流大于0.06A時,銜鐵會被吸引.因此,只有質(zhì)量超過
 
kg的車輛違規(guī)時才會被記錄.(重力加速度取10m/s2
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