电源E(E=6V,内阻不计)
①请在方框中画出实验电路图,并将各元件字母代码标在元件的符号旁;
②该同学描绘出的I﹣U图象应是图中的B.
【考点】N5:描绘小电珠的伏安特性曲线
【专题】13:实验题;31:定性思想;46:实验分析法;535:恒定电流专题.
【分析】①分析给定仪器,明确电表的量程;根据安全性原则进行改装;同时根据实验要求明确滑动变阻器以及电流表接法;
②根据灯泡电阻随温度的变化规律进行分析,同时明确I﹣U图象中图象的斜率表示电阻的倒数.
【解答】解:①灯泡额定电压为3.8V,而给出的电压表量程分别为15V和3V,15V量程太大,无法正确测量;故只能选用3V量程,并且与定值电阻串联扩大量程;3V量程的电压表内阻为3KΩ;根据串并联电路规律可知,应选择1KΩ的定值电阻串联;
额定电流为0.3A,而给出的量程中3A量程过大,不能使用;只能采用将电流表量程200mA的电流表与定值电阻并联的方式来扩大量程;根据改装原理可知,并联10Ω的定值电阻,即可将量程扩大到0.4A;
因本实验中要求多测几组数据,因此应采用滑动变阻器分压接法; 同时因灯泡内阻较小,故采用电流表外接法; 故答案如图所示;
②因灯泡电阻随温度的增加而增大,因此在I﹣U图象中图线的斜率应越来越小;
故选:B.
故答案为:①如图所示;②B.
【点评】本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线的实验以及电表的改装,要求能明确改装原理,并正确掌握本实验中电路的接法;注意分压接法以及电流表接法的正确判断.
12.(16分)我国将于2022年举办冬奥运会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,如图所示,质量m=60kg的运动员从长直轨道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6m/s2匀加速下滑,到达助滑道末端B时速度vB=24m/s,A与B的竖直高度差H=48m。为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧,助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=﹣1530J,取g=10m/s2。
(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小;
(2)若运动员能承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。
【考点】37:牛顿第二定律;65:动能定理
【专题】11:计算题;32:定量思想;4T:寻找守恒量法;52D:动能定理的应用专题.
【分析】(1)运动员在AB段做初速度为零的匀加速运动,已知初、末速度和位移,可根据速度位移公式求出加速度,再由牛顿第二定律求出阻力。
(2)运动员从B到C的过程,由动能定理求出到达C点的速度。在C点,由重力和轨道的支持力充当向心力,由牛顿第二定律列式,即可求解。
【解答】解:(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动,设AB的长度为x,斜面的倾角为α,则有
根据牛顿第二定律得
mgsinα﹣Ff=ma
由以上三式联立解得 Ff=144N
(2)设运动员到达C点时的速度为vC,在由B到达C的过程中,由动能定理有
设运动员在C点所受的支持力为FN,由牛顿第二定律得
由运动员能承受的最大压力为其所受重力的6倍,即有 FN=6mg
联立解得 R=12.5m
答:
(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小是144N;
(2)若运动员能承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为12.5m。
【点评】本题中运动员先做匀加速运动,后做圆周运动,是牛顿第二定律、运动学公式、动能定理和向心力的综合应用,要知道圆周运动向心力的来源,涉及力在空间的效果,可考虑动能定理。
(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向;
(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。