1、实验题专练(二)1.国标(GB/T)规定自来水在 15 时电阻率应大于 13 m.某同学利用图 1 甲电路测量 15 自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门 K 以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略) ，右活塞固定，左活塞可自由移动.实验器材还有：电源(电动势约为 3 V，内阻可忽略 )，电压表 V1(量程为 3 V，内阻很大)，电压表 V2(量程为 3 V，内阻很大)，定值电阻 R1(阻值 4 k)，定值电阻 R2(阻值 2 k)，电阻箱 R(最大阻值 9 999 )，单刀双掷开关 S，导线若干，游标卡尺，刻度尺.图 1实验步骤如下
2、：A.用游标卡尺测量玻璃管的内径 d；B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度 L；C.把 S 拨到 1 位置，记录电压表 V1 示数；D.把 S 拨到 2 位置，调整电阻箱阻值，使电压表 V2 示数与电压表 V1 示数相同，记录电阻箱的阻值 R；E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤 C、D，记录每一次水柱长度 L 和电阻箱阻值 R；F.断开 S，整理好器材.(1)测玻璃管内径 d 时游标卡尺示数如图乙，则 d_ mm.(2)玻璃管内水柱的电阻 Rx的表达式为： Rx_( 用 R1、R 2、R 表示).(3)利用记录的多组水柱长度 L 和对应的电阻箱阻值 R 的数据，绘制出如图 2
3、所示的 R 关1L系图象.自来水的电阻率 _ m(保留两位有效数字).图 2(4)本实验中若电压表 V1 内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将_(填“偏大”“不变”或“偏小”).答案 (1)30.00 (2) (3)14 (4)偏大R1R2R解析 (1)根据游标卡尺的读数规则，玻璃管内径 d30 mm00.05 mm 30.00 mm.(2)把 S 拨到 1 位置，记录电压表 V1 示数，得到通过水柱的电流 I1 .由闭合电路欧姆定律UR1得，EU Rx；把 S 拨到 2 位置， 调整电阻箱阻值，使 电压 表 V2 示数与电压表 V1 示数相同，UR1记录电阻箱的阻值 R，得到该电路的电流
4、I2 .由闭合电 路欧姆定律得，EU R2；联立解UR UR得：R x .R1R2R(3)由电阻律公式 Rx ，Rx 联立解得：R . R 关系图象斜率 k0.410 3 LS R1R2R R1R2S 1L 1Lm，k ，S ，解得： 14 m.R1R2S d24 R1R2Sk(4)本实验中若电压表 V1 内阻不是很大，则通过水柱的电流 I1 大于测量值，即 Rx R2，得UR1 UR到 Rx ，即自来水电阻测量值偏大，自来水 电阻率测 量结果将偏大.R1R2R2.两位同学用如图 3 所示装置，通过半径相同的 A、B 两球的碰撞来验证动量守恒定律.图 3(1)实验中必须满足的条件是_.A.斜槽
5、轨道尽量光滑以减小误差B.斜槽轨道末端的切线必须水平C.入射球 A 每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D.两球的质量必须相等(2)测量所得入射球 A 的质量为 mA，被碰撞小球 B 的质量为 mB，图中 O 点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球 A 从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置 P，测得平抛射程为 OP；再将入射球 A 从斜轨上起始位置由静止释放，与小球 B 相撞，分别找到球 A 和球 B 相撞后的平均落点 M、N，测得平均射程分别为 OM 和ON.当所测物理量满足表达式_时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式_时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞
6、.(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图 4 所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球 A、球 B 与木条的撞击点.实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球 A 从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为 B；然后将木条平移到图中所示位置，入射球 A 从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点 P；再将入射球 A 从斜轨上起始位置由静止释放，与球 B 相撞，确定球 A 和球 B 相撞后的撞击点分别为 M和 N.测得 B与 N、P、M各点的高度差分别为h1、h 2、h 3.若所测物理量满足表达式_时，则说明球 A 和球 B 碰撞中动量守恒.
7、图 4答案 (1)BC (2)m AOPm AOMm BON OPOMON (3) mAh2 mAh3 mBh1解析 (1)“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运 动， 对斜槽是否光滑没有要求，故 A 错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须 水平，故 B 正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故 C 正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故 D 错误；故选 B、C.(2)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间 t 相等，它们的水平位
8、移 x 与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则 mAv0m Av1m Bv2，又 OPv 0t，OMv 1t，ONv 2t，代入得：mAOPm AOMm BON，若碰撞是完全弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：mAv mAv mBv ，将 OPv 0t，OMv 1t，ONv 2t 代入得：m AOP2m AOM2m BON2.12 20 12 21 12 2两式联立可得 OPOM ON.(3)小球做平抛运动，在 竖直方向上：h gt2，平抛运 动时间 ：t ，设轨道末端到木条的水12 2hg平位置为 x，小球做平抛运 动的初速度：v Ax
9、，vAx ，vBx ，如果碰撞过程g2h2 g2h3 g2h1动量守恒，则：m AvAm AvAm BvB，将 vAx ，vAx ，vBx 代入上式，g2h2 g2h3 g2h1解得： .mAh2 mAh3 mBh13.在“测量金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准、待测金属丝接入电路部分的长度约为 50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图 5 所示，其读数为_ mm(该值接近多次测量的平均值).图 5(2)用伏安法测金属丝的电阻 Rx.实验所用器材为：电池组( 电动势 3 V，内阻约 1 )、电流表(内阻约 0.1 )、电压表(内阻约 3 k)、滑动变阻器(
10、020 ，额定电流 2 A)，开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数 1 2 3 4 5 6 7U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520由以上实验数据可知，他们测量 Rx是采用图 6 中的_图(选填“甲”或“乙”).图 6(3)图 7 是测量 Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑片 P 置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完图中实物间的连线，并使开关闭合瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.图
11、7(4)这个小组的同学在坐标纸上建立 U、I 坐标系，如图 8 所示，图中已标出了与测量数据对应的 4 个坐标点.请在图 4 中标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点，描绘出 UI 图线.由图线得到金属丝的阻值 Rx_ (保留两位有效数字 ).图 8(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为_(填选项前的符号).A.1102 m B.1103 mC.1106 m D.1105 m(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是_.A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流
12、表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用 UI 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案 (1)(0.396 0.399)mm (2)甲 (3) 见解析图 (4)(4.34.7) (5)C (6)CD解析 (1)螺旋测微器的读数：0.01 mm39.80.398 mm；(2)由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻 Rx约 5 ，则有 Rx ，属于小 电阻，用RARV外接法测量误差小，由表格知 实验要求电压电流从接近 0 开始调节，所以 应该采用分压接法，故选甲.(3)注意连图时连线起点和终点在接线柱上导线不能交叉，结合(2)可知应该连接成外接分压接法(甲)，那么在
13、连线时断开开关且使 Rx两端的电压为 0，先连外接电路部分，再连分压电路部分，此时滑片 P 必须置于变阻器的左端，实物图如图所示：(4)描绘出第 2、4、6 三个点后可见第 6 次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后画出 UI 图线，如图所示；其中第 4 次测量数据的坐 标点在描绘出的 UI 图线上，有：R x 4.5 .10.22(5)根据电阻定律 R ，得 R ，代入数据可 计算出 1106 m，故选 C.LS SL(6)用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故 A 错误；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不可避免的，故 B 错误；若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测 量仪表引起的系统误差，故 C 正确；用 UI 图象处理数据求金属丝电阻，可以减小偶然误差，故 D 正确；故选 C、D.
