Question

（1）如圖1所示，某同學(xué)在做“研究勻變速直線運動”的實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，其中s₁=5.12cm，s₂=5.74cm，s₃=6.14cm，s4=7.05cm，s₅=7.68cm，s₆=8.33cm、則打F點時小車的瞬時速度的大小是    m/s，加速度大小是    m/s²．（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）有人說礦區(qū)的重力加速度偏大，某同學(xué)“用單擺測定重力加速度”的實驗探究該問題．他用最小分度為毫米的米尺測得擺線的長度為800.0mm，用游標(biāo)為10分度的卡尺測得擺球的直徑如圖2所示，擺球的直徑為    mm．他把擺球從平衡位置拉開一個小角度由靜止釋放，使單擺在豎直平面內(nèi)擺動，當(dāng)擺動穩(wěn)定后，在擺球通過平衡位置時啟動秒表，并數(shù)下“0”，直到擺球第30次同向通過平衡位置時按停秒表，秒表讀數(shù)如圖3所示，讀出所經(jīng)歷的時間t，則單擺的周期為    s，該實驗測得當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?u>    m/s²．（保留3位有效數(shù)字）

（3）在測定金屬電阻率的實驗中，用伏安法測量一個約100Ω電阻絲，可用的儀器：電流表（量程0～30mA，內(nèi)阻50Ω）、電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻5kΩ）、滑動變阻器（最大阻值20Ω）、電源（電動勢4V，內(nèi)阻忽略不計）、開關(guān)和導(dǎo)線若干．
①請將你設(shè)計的實驗電路圖畫在方框中．
②根據(jù)設(shè)計的電路圖，將下圖中的實物連接成實驗用的電路．
③為了完成整個實驗，除你在電路中已畫出的器材外，還需要測量接入電路中的電阻絲長度l的儀器是    ，測量電阻絲直徑d的儀器是    ．
④計算電阻率的公式是ρ=    ．（用直接測量出的物理量表示）

Answer 1

【答案】分析：（1）紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
（2）10分度的游標(biāo)卡尺每一分度表示的長度為0.1mm．由主尺讀出整米數(shù)，由游標(biāo)尺讀出毫米的小數(shù)部分．
由秒表讀出時間t，由T=求出單擺的周期，再由單擺的周期公式求出重力加速度g．
（3）①根據(jù)待測點阻值與滑動變阻器最大阻值間的關(guān)系確定滑動變阻器的接法，根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法，然后作出實驗電路圖；
②根據(jù)電路圖連接實物電路圖；
③根據(jù)需要測量的物理量選擇合適的測量器材；
④由電阻定律求出電阻率的表達式．
解答：解：利用勻變速直線運動的推論得：v_F===0.80m/s，根據(jù)運動學(xué)公式采用逐差法求解加速度得：a==0.64m/s²．
（2）主尺讀數(shù)為20mm．10分度的游標(biāo)卡尺每一分度表示的長度為0.1mm，游標(biāo)尺第2條刻度線與主尺對齊，則游標(biāo)尺讀數(shù)為0.2mm，擺球的直徑為20mm+0.2mm=20.2mm．由秒表讀出單擺做300次全振動所用的時間t=54.0s，單擺的周期T==1.80s．單擺的擺長l=擺線的長度+擺球的半徑=800.0mm+10.1mm=810.1mm．
由單擺的周期公式T=2π得，重力加速度g=，代入解得，g=9.86m/s²
（3）①由實驗器材可知，待測電阻阻值遠大于滑動變阻器的最大阻值，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器可以采用分壓接法；電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，因此電流表可以采用外接法，實驗電路如圖所示；
②根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示；
③測電阻絲長度l的儀器是毫米刻度尺，測量電阻絲直徑d的儀器是螺旋測微器；
④電阻阻值R=，由電阻定律可知：R=ρ=ρ，則電阻率ρ=．
故答案為：（1）0.80；0.64；（2）20.2；1.80；9.86；（3）①電路圖如圖1所示；②實物電路圖如圖2所示；③毫米刻度尺；螺旋測微器；④．

點評：（1）要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．對于相鄰的計數(shù)點位移間隔不等時能夠運用逐差法求解．
（2）單擺的擺長等于懸點到球心的距離，即等于擺線的長度與擺球的半徑之和，不能漏掉球的半徑．
（3）設(shè)計實驗電路圖時，確定滑動變阻器與電流表的接法是正確解題的關(guān)鍵．