(2011?重慶一模)(1)某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí),有如下操作步驟:
A.在鐵架臺(tái)上水平固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,將連有重物的紙帶豎直穿過限位孔用手提住,讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;
B.松開紙帶,趕緊接通電源,開始打點(diǎn),隨后從重物上取下紙帶;
C.挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶,在紙帶上選取相隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)a、b作為驗(yàn)證的兩個(gè)狀態(tài),測出這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離就是這兩個(gè)狀態(tài)之間重物下落的高度h;
D.以a作為連續(xù)三個(gè)測量點(diǎn)的中間點(diǎn),測算出該三點(diǎn)中首尾兩點(diǎn)之間的平均速度就是a點(diǎn)的瞬時(shí)速度va,用同樣的方法,測出b點(diǎn)的瞬時(shí)速度vb;
E.計(jì)算上述兩個(gè)狀態(tài)之間重物動(dòng)能的增加量
1
2
mvb2-
1
2
mva2,計(jì)算重物重力勢能的減少量mgh,比較它們的大小是否相等.
該實(shí)驗(yàn)小組在上述實(shí)驗(yàn)步驟中有兩個(gè)錯(cuò)誤的操作,其錯(cuò)誤的步驟和錯(cuò)誤是:
步驟A錯(cuò)誤.手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
步驟A錯(cuò)誤.手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
;②
步驟B錯(cuò)誤.應(yīng)該先接通電源,再松開紙帶
步驟B錯(cuò)誤.應(yīng)該先接通電源,再松開紙帶

(2)下面是該小組按正確操作時(shí)的情況記錄:已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,重力加速度近似取g=10.00m/s2,從實(shí)驗(yàn)獲得的紙帶中選取一條點(diǎn)跡清楚且符合要求的紙帶(如圖),若把第一點(diǎn)記作O,另選擇連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)B、C、D作為測量的點(diǎn),經(jīng)測量B、C、D點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為70.18cm,77.00cm,85.18cm.若重物質(zhì)量為1kg,由此可知重物在紙帶打擊O點(diǎn)到打擊C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,重力勢能的減小量為
7.70
7.70
J;動(dòng)能的增加量是
7.03
7.03
J.除了考慮g的取值帶來的影響以外,你認(rèn)為導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是
重物和紙帶克服阻力做功消耗了機(jī)械能
重物和紙帶克服阻力做功消耗了機(jī)械能


(3)某同學(xué)在做《自來水電阻率的測定》課題時(shí),在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個(gè)電極,其間充滿待測的自來水,然后用如圖甲所示電路進(jìn)行測量.
該同學(xué)選用器材如下:
電壓表(量程15V,內(nèi)阻約90kΩ)、電流表(量程300μA,內(nèi)阻約50Ω)、滑動(dòng)變阻器(100Ω,1A)、電池組(電動(dòng)勢E=12V,內(nèi)阻r=6Ω)、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.
實(shí)驗(yàn)中測量情況如下:
安裝前他用圖乙(a)的游標(biāo)卡尺測玻璃管的內(nèi)徑,結(jié)果如圖乙(b)所示.測得兩電極相距L=0.314m.實(shí)驗(yàn)中測得包括0在內(nèi)的9組電流I、電壓U的值,在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)如圖丙.
根據(jù)以上材料回答下面的問題:
①測量玻璃管內(nèi)徑時(shí),應(yīng)將圖乙(a)游標(biāo)卡尺中的A、B、C三部分中的
A
A
與玻璃管內(nèi)壁接觸;玻璃管的內(nèi)徑d=
30.75
30.75
mm.
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知該同學(xué)測得水柱的電阻R=
1.0×105Ω
1.0×105Ω
Ω(保留兩位有效數(shù)字);請(qǐng)用水柱電阻R、玻璃管內(nèi)徑d、水柱長度L表示自來水的電阻率ρ=
πRd2
4L
πRd2
4L

③根據(jù)測得水柱電阻值可知實(shí)驗(yàn)中電路設(shè)計(jì)的不妥之處是
電流表不應(yīng)該采用外接(或電流表應(yīng)該采用內(nèi)接)
電流表不應(yīng)該采用外接(或電流表應(yīng)該采用內(nèi)接)
,請(qǐng)?jiān)诖鹁淼奶摼框中畫出改進(jìn)后的電路圖.(電路圖中用Rx表示自來水的電阻)
分析:(1)解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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).
(2)利用在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來求C的速度大小,然后根據(jù)動(dòng)能、勢能定義進(jìn)一步求得動(dòng)能和勢能的變化情況.該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在.
(3)游標(biāo)卡尺來測量玻璃管內(nèi)徑應(yīng)該用內(nèi)爪.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需要估讀.
利用圖象問題結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)研究常用的方法.我們更多的研究直線圖形,找出其直線的斜率和截距.學(xué)會(huì)通過U-I圖線求電阻.
解答:解:(1)①我們希望在紙帶上打出更多的點(diǎn)來測量減小誤差,所以
手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,所以步驟A錯(cuò)誤.手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.
②開始記錄時(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.所以步驟B錯(cuò)誤.應(yīng)該先接通電源,再松開紙帶.
(2)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大。
vC=
XBD
tBD
=3.75m/s
重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),重力勢能減少了△EP=mgh=1×10×0.77=7.70 J
動(dòng)能的增加量△Ek=
1
2
mv
2
C
=
1
2
×1×3.75×3.75=7.03J
該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源重物和紙帶克服阻力做功消耗了機(jī)械能.
(3)①游標(biāo)卡尺來測量玻璃管內(nèi)徑應(yīng)該用內(nèi)爪.即A部分.
游標(biāo)卡尺測內(nèi)徑時(shí),主尺讀數(shù)為30mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×15=0.75mm,讀數(shù)為30.75mm.
②通過U-I圖線,

得出水柱的電阻R=1.0×105Ω
由R=ρ
l
S
得:
ρ=
πRd2
4L

③因?yàn)榇郎y電阻很大,與電壓表內(nèi)阻接近,所以不妥之處是電流表不應(yīng)該采用外接,電流表應(yīng)該采用內(nèi)接,這樣可以減小電表內(nèi)阻的影響.
電路圖見右

故答案為:(1)①步驟A錯(cuò)誤.手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
②步驟B錯(cuò)誤.應(yīng)該先接通電源,再松開紙帶
(2)7.70,7.03,重物和紙帶克服阻力做功消耗了機(jī)械能 
(3)①A;30.75
②1.0×105;
πRd2
4L

③電流表不應(yīng)該采用外接(或電流表應(yīng)該采用內(nèi)接);
(電路圖見右)
點(diǎn)評(píng):運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題.
解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法.注意游標(biāo)卡尺的精確度.
直線圖象中斜率和截距是我們能夠利用的信息.
描點(diǎn)法擬合成一條傾斜的線.
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月份/月 1 2 3 4 5 6
平均最高氣溫/℃ 1.8 4.5 12.8 21.4 28.7 31.4
平均大氣壓/105Pa 1.031 1.025 1.018 1.012 1.007 0.9764

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