二、解答题
19.(6分)(2014•福建)某同学测定一金属杆的长度和直径.示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为60.10cm和4.20mm.
考点:刻度尺、游标卡尺的使用
专题:实验题.
分析:解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.
解答:解:(1)刻度尺在读数的时候要估读一位,所以金属杆的长度为60.10;(2)游标卡尺的主尺读数为:4mm,游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为10×0.02mm=0.20mm,所以最终读数为:4mm+0.20mm=4.20mm=0.420cm=4.20mm.故答案为:60.10,4.20.
点评:对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理,要能正确使用这些基本仪器进行有关测量.
20.(12分)(2014•福建)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示.其中,虚线框内用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0的标称值为4.0Ω的定值电阻.
①已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100μA、内阻rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只1.0Ω(保留一位小数)的定值电阻R1;
②根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;
③某次实验的数据如表所示:
测量次数12345678
电压表读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46
改装表读数I/mA20406080100120140160
该小组借鉴“研究匀变速直线运行”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=1.67Ω(保留两位小数);为减少偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是充分利用取得的数据.
④该小组在前面实验的基础上,为探究甲图电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大.若测量过程无误,则内阻测量值总量偏大的原因是CD.
A.电压表内阻的影响
B.滑动变阻器的最大阻值偏小
C.R1的实际阻值比计算值偏小
D.R0的实际阻值比称标值偏大.
考点:测定电源的电动势和内阻
专题:实验题.
分析:①根据电流表的改装原理,计算并联的电阻.②根据电路图连接实物图,注意电表的接线柱以及滑动变阻器的解法③借鉴“研究匀变速直线运行”实验中计算加速度的方法(逐差法),每两组数据联立求出E,r;而后取其平均值即可;逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是充分利用取得的数据.④结合电路图,由闭合电路欧姆定律E=U+I(R0+r)分析内阻测量值总量偏大的原因
解答:解:①根据电流表的改装原理,②根据电路图连接实物图,注意电表的接线柱以及滑动变阻器的解法,连接图为:③借鉴“研究匀变速直线运行”实验中计算加速度的方法(逐差法),采用1与5;2与6;3与7;4与8;两两组合,由E=U+I(R0+r)得,△U=△I(R0+r),联立求出E,r,而后取其平均值可得.由E=U+I(R0+r)得,△U=△I(R0+r),故r=,采用1与5时,r1=﹣R0;采用2与6时,r1=﹣R0;采用3与7时,r1=﹣R0;采用4与8时,r1=﹣R0;则r==﹣R0=1.66Ω;逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是充分利用取得的数据.④A、如果考虑电压表的内阻,则虚线部分相当于电源,测得的电阻相当于电源E的内阻与R0串联后再与电压内阻并联的阻值,即测得的电阻值偏小,故A错误;B、滑动变阻器的阻值不会影响r的测量结果,故B错误;C、电表改装时,R1的实际阻值比计算值偏小,可导致通过表头的电流偏小,电流表读数偏小,故内阻测量值总量偏大,故C正确;D、结合电路图,由闭合电路欧姆定律E=U+I(R0+r)知,R0的实际阻值比称标值偏大,可导致内阻测量值总量偏大,故D正确.故选:CD.故答案为:①1.0;②如图;③1.66;充分利用取得的数据;④CD.
点评:电表改装为重点内容要切实弄明白,连接实物图为基本功,数据处理和误差分析的能力要平时加强训练,结合具体的实验情景具体分析,有一定难度.
21.(15分)(2014•福建)如图,真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形,边长L=2.0m,若将电荷量均为q=+2.0×10﹣6C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,求:
(1)两点电荷间的库仑力大小;
(2)C点的电场强度的大小和方向.
考点:库仑定律;电场强度
专题:电场力与电势的性质专题.
分析:(1)根据库仑定律公式F=k列式求解即可;(2)先求解两个电荷单独存在时在C点的场强,然后根据平行四边形定则合成得到C点的场强.
解答:解:(1)电荷量均为q=+2.0×10﹣6C的两点电荷分别固定在A、B点,静电力为:F=k=9.0×109×=9.0×10﹣3N;(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等,均为:E1=k=9.0×109×=4.5×103N/CA、B点电荷在C点的合场强大小为:E=2E1cos30°=2×4.5×103N/C×=7.8×103N/C场强方向沿着y轴正方向;答:(1)两点电荷间的库仑力大小为9.0×10﹣3N;(2)C点的电场强度的大小为7.8×103N/C,方向为+y轴正方向.
点评:本题考查了库仑定律和电场强度的矢量合成问题,关键是根据平行四边形定则合成,基础问题.
22.(19分)(2014•福建)图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图.整个轨道在同一竖直平面内.表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切,A点距水面的高度为H,圆弧轨道BC的半径为R.圆心O恰在水面,一质量为m的游客(视为质点)可从轨道AB上任意位置滑下,不计空气阻力.
(1)若游客从A点由静止开始滑下,到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点,OD=2R,求游客滑到的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf.
(2)若游客从AB段某处滑下,恰好停在B点,又因受到微小扰动,继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道,求P点离水面的高度h.(提示:在圆周运动过程中任一点,质点所受的向心力与其速率的关系为F向=m)