Question

Ⅰ某興趣小組在做“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，通過粗測電阻絲的電阻約為5Ω，為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，從實驗室找到以下供選擇的器材：

A．電池組E（3V，內(nèi)阻約1Ω）
B．電流表A₁（0～3A，內(nèi)阻0.012 5Ω）
C．電流表A₂（0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω）
D．電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻4kΩ）
E．電壓表V₂（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）
F．滑動變阻器R₁（0～20Ω，允許最大電流1A）
G．滑動變阻器R₂（0～2 000Ω，允許最大電流0.3A）
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）實驗時電壓表選

 

；電流表選

 

；滑動變阻器選

 

（填字母代號）．
（2）若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖所示，則讀數(shù)為

 

 mm．
（3）若用L表示金屬絲的長度，d表示直徑，測得電阻為R，請寫出計算金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ=

 

．
（4）請設(shè)計合理的測量電路，把電路圖畫在作圖框中，在圖中標(biāo)明元件符號．
Ⅱ．（6分）在做“研究平拋物體的運(yùn)動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用如圖所示的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面釘上復(fù)寫紙和白紙，并將該木板豎直立于緊靠槽口處．使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠(yuǎn)離糟口方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板再向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C．若測得木板每次移動距離均為x=10.00cm，A、B間距離y₁=4.78cm，B、C間距離y₂=14.58cm．重力加速度為g．
（1）根據(jù)以上直接測量的物理量求得小球初速度為v₀=

 

（用題中所給字母表示）．
（2）小球初速度的測量值為

 

m/s．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：Ⅰ（1）根據(jù)電源電動勢選擇電壓表，根據(jù)電路最大電流選擇電流表，為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器．（2）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)．
（3）應(yīng)用歐姆定律與電阻定律求出電阻絲電阻率表達(dá)式．
（4）根據(jù)實驗原理與實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出實驗電路圖．
Ⅱ．小球離開導(dǎo)軌后做平拋運(yùn)動，將平拋運(yùn)動分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論△x=aT²，由y₁、y₂求出A到B或B到C的時間，再求出初速度．

解答：解：Ⅰ（1）由于電源電動勢為3 V，則電壓表選D；
由I=

E

R+r

可知電路中最大電流約為0.5 A，則電流表選C；
滑動變阻器采用限流接法，故電阻不能太大，選F；
（2）由圖所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0.5mm，可動刻度示數(shù)為40.0×0.01mm=0.400mm，螺旋測微器所示為0.5mm+0.400mm=0.900mm．
（3）由歐姆定律可知，待測金屬絲電阻R=

U

I

，由電阻定律可知，R=ρ

L

S

=ρ

L

π( d 2 )2

，則金屬絲電阻率ρ=

πRd2

4L

．
（4）金屬絲電阻約為5Ω，電壓表內(nèi)阻約為4kΩ，電流表內(nèi)阻約為0.125Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻阻值，電流表采用外接法；金屬絲電阻約為5Ω，為測量多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電路圖如圖所示．
Ⅱ．豎直方向：小球做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)推論△x=aT²得
       y₂-y₁=gT²，得T=
 水平方向：小球做勻速直線運(yùn)動，則有
     v₀=

x

T

=x

g y2-y1

代入解得v₀=0.1×

10 0.1458-0.0478

=1.00m/s
故答案為：Ⅰ（1）D、C、F；（2）0.900； （3）

πRd2

4L

；  （4）電路如圖．
Ⅱ．（1）x

g y2-y1

； （2）1.00．

點(diǎn)評：此題考查了游標(biāo)卡尺的讀數(shù)及伏安法測電阻實驗，用伏安法測量電阻或電阻率實驗都不允許大電流通過，否則電阻測量不準(zhǔn)；
平拋運(yùn)動豎直方向的分運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動，勻變速直線運(yùn)動的基本規(guī)律和推論可以運(yùn)用．