Question

（1）用打點計時器測定重力加速度．裝置如圖1．
①如果實驗時所用交流電頻率為50Hz，已知當地的重力加速度大約為為9.79m/s²．某同學選取了一條紙帶并在該紙帶上連續取了4個點，且用刻度尺測出了相鄰兩個點間距離，則該同學所選的紙帶是

 

（填寫代號即可）
②若打出的另一條紙帶如圖2，實驗時該紙帶的

 

（填“甲”或“乙”）端通過夾子和重物相連接．紙帶上1至9各點為計時點，由紙帶所示數據可算出實驗時的重力加速度為

 

m/s²，該值與當地重力加速度有差異的原因是

 

（寫一個即可）

（2）在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，待測合金電阻絲阻值R_x約為4Ω．
①用游標卡尺測量電阻絲的長度L．測量結果如圖3所示，圖中讀數為L=

 

mm．
用螺旋測微器測量電阻絲的直徑d．測量結果如圖3所示，圖中讀數為d=

 

mm．
②為了測量電阻絲的電阻R，除了導線和開關S外，
還有以下一些器材可供選擇：
電壓表V，量程3V，內阻約3kΩ
電流表A₁，量程0.6A，內阻約0.2Ω
電流表A₂，量程100μA，內阻約2000Ω
滑動變阻器R₁，0～1750Ω，額定電流0.3A
滑動變阻器R₂，0～50Ω，額定電流1A
電源E（電動勢為3V，內阻約為1.2Ω）
為了調節方便，測量準確，實驗中應選用電流表

 

，滑動變阻器

 

，（填器材的符號）
③在所給的實物圖中畫出連線，接成測量電路圖4．
④若電壓表測量值為U，電流表測量值為I，用測量的物理量表示計算材料電阻率的公式是ρ=

 

．

Answer 1

分析：（1）①重物自由下落做勻加速運動，加速度a=g，根據△x=aT²求相鄰的時間內的位移之差，再選擇紙帶．
②重物做勻加速運動，連續相等時間內通過的位移均勻增大，即可判斷夾子夾在紙帶的哪一端．根據△x=aT²求加速度，即為實驗時的重力加速度．該值與當地重力加速度有差異的原因紙帶和打點計時器間的摩擦阻力或空氣阻力的影響．
（2）①游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．游標尺上總共是10個小格長19mm，每一格0.1mm，與主尺上的一格相差0.1mm，所以精確度為0.1mm．螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．
②根據電壓表量程選擇電源，根據電路最大電流選擇電流表，在保證電路安全的前提下，應選最大阻值較小的滑動變阻器．
③確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．根據電路圖作出實物電路圖．
④根據電阻定律求出電阻率的表達式．

解答：解：（1）①重物自由下落做勻加速運動，加速度a=g，相鄰計數點間的時間間隔T=0.02s，根據△x=aT²=gT²，得相鄰的時間內的位移之差△x=9.79×0.02²m=3.9mm
由圖知，只有D符合，故選D．
②重物做勻加速運動，連續相等時間內通過的位移均勻增大，所以實驗時該紙帶的乙端通過夾子和重物相連接．
由圖知，△x=5aT²=5gT²，得g=

(3.92-2.04)×10-2

5×0.022

=9.4m/s²，該值與當地重力加速度有差異的原因是紙帶和打點計時器間的摩擦阻力或空氣阻力．
（2）①由圖示可知，游標卡尺主尺讀數是54mm，游標尺讀數為0.5mm，則得L=54.5mm
螺旋測微器可知，固定刻度示數為0.5mm，可動刻度示數為35.5×0.01mm=0.355mm，螺旋測微器示數為d=0.5mm+0.355mm=0.855mm．
②電壓表量程是3V，電源應選E₂（電動勢為3V，內阻約為1.2Ω），電路最大電流約為I_max=

E

R+r

=

3

4+1.2

A≈0.58A，電流表應選A₁，量程0.6A，內阻約0.2Ω，為方便實驗操作，滑動變阻器應選R₂，0～50Ω，額定電流1A．
滑動變阻器最大阻值遠大于待測電阻阻值，滑動變阻器可以采用限流接法，

R

RA

=

4

0.2

=20，

RV

R

=

3000

4

=750，
所以

RV

R

＞

R

RA

，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示．
③根據電路圖連接實物電路圖，如圖所示．
④由歐姆定律得，電阻阻值R=

U

I

，由電阻定律得：R=ρ

l

S

=ρ

l

π( d 2 )2

，解得ρ=

πd2U

4IL

故答案為：
（1）①D ②乙；9.4；紙帶和打點計時器間的摩擦阻力或空氣阻力
（2）①54.5mm   0.855mm   
②A₁     R₂
③如圖（電流表要外接，滑線變阻器要分壓連接）．
④ρ=

πd2U

4IL

點評：對于打點計時器的實驗，關鍵掌握測量加速度的原理：△x=aT²．本伏安法測量電阻的實驗中，滑動變阻器既可以采用分壓接法，也可以采用限流接法．