Question

（1）某同學利用測力計研究在豎直方向運行的電梯運動狀態，他在地面上用測力計測量砝碼的重力，示數是G，他在電梯中用測力計仍測量同一砝碼的重力，則測力計的示數小于G，由此判斷此時電梯的運動狀態能是

 

．
（2）用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結果如圖所示．
該金屬絲的直徑是

 

mm．
（3）某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測量玻璃磚的折射率，開始玻璃磚位置如圖中實線所示，使大頭針P₁、P₂ 圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心緩緩轉動，同時在玻璃磚的直徑邊一側觀察P₁、P₂ 的像，且P₂ 的像擋住P₁的像，如此只需測量出

 

，即可計算出玻璃磚的折射率，請用你的方法表示出折射率n=

 

（4）某同學測量阻值約為25kΩ的電阻R_X，現備有下列器材：
A．電流表（量程122μA，內阻約2kΩ）；
B．電流表（量程500μA，內阻約300Ω）；
C．電壓表（量程15V，內阻約100kΩ）；
D．電壓表（量程50V，內阻約500kΩ）；
E．直流電源（20V，允許最大電流1A）；
F．滑動變阻器（最大阻值1kΩ，額定功率1W）；
G．電鍵和導線若干．
電流表應選

 

．電壓表應

 

．（填字母代號）該同學正確選擇儀器后連接了圖3所示的電路，為保證實驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題：
①

 

．②

 

．

Answer 1

分析：（1）測力計的示數小于G，砝碼的加速度向下，處于失重狀態，電梯向下加速或向上減速．
（2）螺旋測微器的固定刻度最小分度為1mm，可動刻度最小分度為0.01mm，由固定刻度讀出整毫米數，可動刻度讀出毫米的小數部分．
（3）在玻璃磚的直徑邊一側觀察P₁、P₂ 的像，且P₂ 的像擋住P₁的像，這現象剛好消失，意味著剛好發生全反射，此時玻璃磚內光線的入射角恰好等于臨界角C，玻璃磚轉過θ，法線也轉過θ，則θ=C，根據臨界角求出折射率．
（4）采用阻值的比較法選擇電流表的接法，根據變阻器的總電阻與待測電阻的關系選擇變阻器的接法．

解答：解：（1）加速度方向向下，物體處于失重狀態，故可能是減速上升或加速下降．
    （2）螺旋測微器的固定刻度讀數為1.5mm，可動刻度要有估讀，讀數為20.6×0.01mm=0.206mm．本題讀數為1.5mm+0.206mm=1.706mm．
    （3）由題意可知，當玻璃磚轉過某一角度θ時，剛好發生全反射，在直徑邊一側觀察不到P₁、P₂的像，做出如圖所示的光路圖可知，測出玻璃直徑邊轉過的角度θ，則法線轉過的角度也為θ，玻璃磚內入射角為θ，臨界角為θ，則n=

1

sinθ

    （4）電學實驗選擇儀器的一般步驟如下：①根據電路中電流、電壓的最大值選擇電流表和電壓表的量程，量程不能太大導致電表的讀數偏小；②根據題中關鍵語句，如精確測量，從零開始連續可調等等選擇分壓電路亦或是限流電路；分壓電路滑動變阻器選擇小阻值，限流電路滑動變阻器選擇大阻值；③選擇電流表的內外接法，采用阻值比較法，一般的原則是“大內偏大，小外偏小”
    （I）本題中，待測電阻R_x的阻值約為25kΩ，直流電源電動勢為20V，經粗略計算電路中最大的電流約為I=

E

R

=

20

25×103

=800μA，所以電流表選擇B；雖然電壓表C的量程不足，可以變阻器調節使電壓不超過量程．電壓表D的量程超過太多，讀數偏小，故電壓表選擇C表．
   （II）由于

RV

Rx

=4＜

Rx

RA

=83.3  則電流表應采用內接的方法；
則存在的問題有 ①電流表應采用外接的方法 ②滑動變阻器應采用限流式的接法．
故本題答案：
（1）減速上升或加速下降；  （2）1.706；（3）玻璃磚直徑邊繞O點轉過的角度   n=

1

sinθ

；
（4）B      C    ①電流表應采用外接的方法     ②滑動變阻器應采用限流式的接法

點評：本題（3）考查應用全反射測量玻璃折射率的實驗技能．題（4）考查按要求設計電路的能力．