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物理实验1．(1)用20分度的游标卡尺测量某工件的内径时，示数如图甲所示，由图可知其长度为________cm；用螺旋测微器测量某圆柱体的直径时，示数如图乙所示，由图可知其直径为________mm.(2)某同学采用如图丙所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图丁所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：①在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；②没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；③砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；④测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大．通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是()A．①和④B．②和③C．①和③D．②和④解析：(1)游标卡尺读数为50mm＋0.05×3mm＝50.15mm＝5.015cm.螺旋测微器读数4.5mm＋0.01×20.0mm＝4.700mm.(2)由图丁可知当F＝0时，a≠0，则Mgsinθ＞f，说明θ角偏大，右端垫得过高；图线的末端不是直线说明砂桶和砂的总质量m0和小车质量M不满足m0≪M的条件，所以只有C选项正确．答案：(1)5.0154.700(2)C2．某实验小组用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数μ，提供的器材有：带定滑轮的长木板，打点计时器，交流电源，木块，纸带，米尺，8个质量均为20g的钩码以及细线等．实验操作过程如下：A．长木板置于水平桌面上，带定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上并与电源连接，纸带穿过打点计时器并与木块相连，细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上B．使木块靠近打点计时器，接通电源，释放木块，打点计时器在纸带上打下一系列点，记下悬挂钩码的个数nC．将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作BD．测出每条纸带对应木块运动的加速度a，实验数据如表乙所示．根据表乙数据，在图丙中作出a－n图象；由图线得到μ＝________(g＝9.8m/s2)，还可求出的物理量是________(只需填写物理量名称)．n45678a/(m·s－2)0.501.302.203.003.90表乙解析：根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后作出图象，如图所示．对木块与钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：nmg－μ[(8－n)mg＋Mg]＝(8m＋M)a(M为木块质量)，得出a＝mg＋μmg8m＋Mn－μg，由图象得：n＝0时，－μg＝－3，μ≈0.31，由图象还可以求出木块质量．答案：图象见解析0.31(0.29～0.33都正确)木块的质量3．为了测量一粗细均匀、阻值为几百欧姆的金属丝的电阻率，某兴趣小组的同学进行了如下的操作：(1)该小组的同学首先用多用电表对该金属丝的阻值进行估测，应选择欧姆表的________挡；(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”)(2)为了完成该金属丝电阻率的测量，现用伏安法精确地测量该金属丝的阻值，实验室提供的实验器材有：A．待测金属丝R；B．电流表A1(0～1mA、rA1＝375Ω)；C．电流表A2(0～500μA、rA2＝750Ω)；D．电压表V(0～10V、RV＝10kΩ)；E．电阻R1＝100Ω；F．滑动变阻器R2(0～20Ω、额定电流1A)；G．电源(E＝1.5V、内阻不计)；H．电键S、导线若干．①请设计并画出实验电路图，要求尽量减小实验误差并能完成多次测量．②若该小组的同学用伏安法测得该金属丝的阻值为R＝220Ω，用螺旋测微器测得该金属丝的直径为d＝4.700mm，用刻度尺测得该金属丝的长度为l＝50.15cm.由以上数据可得该金属丝的电阻率为________Ω·m.(结果保留两位有效数字)解析：(1)由多用电表的工作原理可知，由于待测电阻的阻值为几百欧姆，因此应选择欧姆表的“×10”挡．(2)①由于电源的电动势为1.5V，如果选择量程为0～10V的电压表，则测量误差较大，因此应选择内阻已知的电流表当作电压表使用，电流表A2的内阻比电流表A1的内阻大，故将电流表A1当作电流表使用，将电流表A2当作电压表使用．由于滑动变阻器的总电阻小于待测金属丝的阻值，滑动变阻器应采用分压式接法，电流表A2的满偏电压为750×500×10－6V＝0.375V，而分压式接法的最大输出电压为1.5V，因此需要串联电阻R1作为分压电阻，画出的实验电路图如图所示；②由电阻定律得该金属丝的电阻率为ρ＝RSl＝Rπd24l＝7.6×10－3Ω·m.答案：(1)×10(2)①如解析图所示②7.6×10－34.在学习了伏安法测电阻之后，某课外活动小组想通过图甲所示的实验电路测定一个阻值约为几十欧的电阻Rx的阻值．图中定值电阻R0＝10Ω，R是总阻值为50Ω的滑动变阻器，A1和A2是电流表，电源电动势E＝4V，电源内阻忽略不计．(1)该课外活动小组现有四只可供选择的电流表：A．电流表(0～3mA，内阻为2.0Ω)B．电流表(0～0.3A，内阻为5.0Ω)C．电流表(0～3mA，内阻未知)D．电流表(0～0.6A，内阻未知)则电流表A1应选________；电流表A2应选________．(填器材前的字母)(2)在不损坏电表的情况下，将滑动变阻器的滑片从最左端逐渐向右滑动，随着滑动变阻器接入电路中的长度x的变化，电流表A2的示数也随之发生变化，则下列四个选项中能正确反映电流表A2的示数I2随滑动变阻器接入电路中的长度x的变化关系的是________．(3)该课外活动小组利用图甲所示的电路，通过改变滑动变阻器接入电路中的阻值，得到了若干组电流表A1、A2的示数I1、I2，然后在坐标纸上描点、连线，得到的I1－I2图线如图乙所示，由图可知，该待测电阻Rx的阻值为________Ω.(结果保留三位有效数字)解析：(1)由于在该实验电路中没有电压表，所以要将定值电阻R0和电流表A1改装成电压表使用，因此A1的内阻应已知，如果采用A电流表，则流经该电流表的最大电流约为13A，超出了该电流表的量程，如果采用B电流表，则流经该电流表的最大电流约为415A，小于该电流表的量程，所以要采用B电流表．由于电流表A2的内阻不是必须要知道的，其量程要大于电流表A1的量程，所以电流表A2应选择D电流表．(2)流经电流表A2的电流为电路中的总电流，设滑动变阻器单位长度的电阻为r，则有I2＝ER0＋R1RxR0＋R1＋Rx＋R2＋rx，又因为R0、Rx、R1、R2等均为定值，令k＝R0＋R1RxR0＋R1＋Rx＋R2，则上式可变为I2＝Ek＋rx，由数学关系可知，选项B正确．(3)由电路图可知，(R0＋R1)I1＝Rx(I2－I1)，整理可得RxRx＋R0＋R1＝I1I2，而I1I2即图乙中I1－I2图线的斜率，由图可知，I1I2＝710，代入数据解得Rx＝35.0Ω.答案：(1)BD(2)B(3)35.0(结果在33.0～37.0之间均正确)5．为了探究电路的故障，某实验小组的同学利用实验室中提供的实验器材连成了如图甲所示的电路，然后进行了如下的操作：(1)当该实验小组的同学闭合电键后，发现小灯泡不发光且电流表的指针不偏转；(2)该小组的同学应用多用电表进行电路的故障探究，他们首先将多用电表的选择开关旋至“×1”挡位，接下来进行的必要操作是________，然后断开电键，将红表笔与接线柱a、黑表笔与接线柱b相接，该多用电表的指针发生偏转，表明小灯泡没有问题，且此多用电表的示数如图乙所示，则小灯泡的阻值为________Ω；(3)为了进一步探究电路的故障，该小组的同学将多用电表的选择开关旋至“直流2.5V”挡位，然后将红表笔与接线柱b、黑表笔与接线柱c相接，当电键闭合后，多用电表的指针偏转如图丙所示，则该多用电表的读数为________V，说明导线bc________(填“断路”或“短路”)；(4)该实验小组的同学将故障排除后，为了使电流表的读数由零开始调节，应在图甲的电路中再添加一根导线，则该导线应接在________(填“a、c”、“a、d”或“c、d”)之间，为了保护电路，闭合电键前滑动变阻器的滑片应位于最________端(填“左”或“右”)．解析：(2)根据欧姆表的使用方法可知，每次选完挡后应重新进行欧姆调零；欧姆表的读数为R＝6×1Ω＝6Ω；(3)由图丙可知读数为2.00V；多用电表选择开关旋至某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触b、c接线柱；闭合开关，发现电压表示数接近电源电动势，说明导线bc断路；(4)为使电流表的示数从零开始调节，变阻器应采用分压式接法，所以应在c、d之间再连接一根导线；为保护电路，在闭合电键前应将滑片置于滑动变阻器的最左端．答案：(2)欧姆调零6(3)2.00断路(4)c、d左6.某实验小组组装了一套如图所示的装置探究做功与动能变化的关系，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T，实验的部分步骤如下：(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列间距________的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量为M，所挂钩码的总质量为m，按图示组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后________，打出一条纸带，关闭电源．(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如下图所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计时点，各个计时点到O点间的距离分别用hA、hB、hC、hD、hE……表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为Ek＝________，若拉力传感器的读数为F，计时器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为W＝________，F________(选填“”“”或“＝”)mg.(4)某同学以A点为起始点，以A点到各个计数点动能的增量ΔEk(单位：J)为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W(单位：J)为横坐标，描点作图得到一条过原点且倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是____________________________________________________________.解析：(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器打出一系列间距相等的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图示组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近；先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后释放小车，打出一条纸带，关闭电源．(3)打下D点时的速度为vD＝hE－hC2T，打下D点时的动能为EkD＝12Mv2D＝MhE－hC28T2；拉力传感器的读数为F，计时器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做的功W＝F(hD－hA)．由于钩码也有一定的加速度，根据牛顿第二定律：mg－F＝ma＞0，可见F＜mg.(4)以A点到各个计数点动能的增量为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是外力所做的功等于物体动能的变化量．答案：(1)相等(2)释放小车(3)MhE－hC28T2F(hD－hA)＜(4)外力所做的功等于物体动能的变化量