Question

（1）理想變壓器初、次級匝數(shù)比為55：9，初級接在u=311sinl00πtV的交流電源上，則與次級并聯(lián)的電壓表的讀數(shù)為

 

V，當(dāng)次級接上60Ω的電燈一盞時(shí)，變壓器輸入功率為

 

W．
（2）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗(yàn)證動量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計(jì)），采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B；
B．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；
C．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上；
D．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L₁．
E．按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動時(shí)間t₁和t₂，本實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測量的物理量是

 

，利用上述測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式是

 

．
（3）在“測定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m，金屬絲的電阻大約為4Ω．先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．
①從圖中讀出金屬絲的直徑為

 

．
②在用伏安法測定金屬絲的電阻時(shí)，除被測的電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：
直流電源：電動勢約4.5V，內(nèi)阻很�。�
電流表A₁：量程0-0.6A，內(nèi)阻0.125Ω：
電流表A₂：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω；
電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；
滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω
滑動變阻器R₂：最大阻值50Ω；開關(guān)、導(dǎo)線等．
在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是

 

，應(yīng)該選用的滑動變阻器是

 

．
③根據(jù)所選的器材，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
④若根據(jù)伏安法測出電阻絲的電阻為R_x=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為

 

Ω?m．（保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）由交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式求出電流的有效值，由變壓器的變壓比求出副線圈電壓表示數(shù)；由電功率公式P=

U2

R

求出燈泡實(shí)際功率．
（2）要驗(yàn)證動量守恒定律需要知道物體的質(zhì)量和速度，而速度可以用位移與時(shí)間的比值代替，故要測位移；
滑塊做勻速直線運(yùn)動，由速度公式可以求出滑塊的速度v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，由動量守恒定律可得：m_Av_A-m_BV_B=0，即：m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
（3）①螺旋測微器固定刻度與刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)；
②根據(jù)通過待測電阻的最大電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為便于實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
③先確定滑動變阻器的接法，然后根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法，然后作出電路圖．
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由電阻定律可以求出金屬絲的電阻率．

解答：解：（1）由在u=311sinl00πtV可知，原線圈電壓的峰值是311V，有效值是220V，∵

U1

U2

=

n1

n2

，∴U₂=

n2U1

n1

=36V，副線圈電壓表示數(shù)是36V；燈泡實(shí)際功率P=

U 2 2

R

=

(36V)2

60Ω

=21.6W；
（2）要驗(yàn)證動量守恒，需要測出滑塊的位移與運(yùn)動時(shí)間，由題意知，還需要測出滑塊B的右端到擋板D的距離L₂；
由于滑塊在水平方向不受摩擦力，滑塊在水平方向做勻速直線運(yùn)動，由速度公式可知，滑塊的速度：v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，
驗(yàn)證動量守恒的公式是：m_Av_A-m_BV_B=0，將速度代入可得：m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
（3）①由圖示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)是0.5mm，可動刻度示數(shù)是2.0×0.01mm=0.020mm，則金屬絲的直徑d=0.5mm+0.020mm=0.520mm；
②電壓表量程是0～3V，待測電阻兩端最大電壓是3V，通過電阻的最大電流為I=

U

R

=

3V

4Ω

=0.75A，電流表選3A量程讀數(shù)誤差較大，應(yīng)選0.6A量程的電流表，即選電流表A₁；為方便實(shí)驗(yàn)操作可選：滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω．
③在該實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器既可以采用分壓接法，也可以采用限流接法，為減小溫度對電阻率的影響，應(yīng)使電路電流小些，因此滑動變阻器采用限流接法；

R

RA

=

4Ω

0.125Ω

=32，

RV

R

=

3000Ω

4Ω

=750，

RV

R

＞

R

RA

，則電流表采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
④由電阻定律得：R=ρ

L

S

=ρ

L

π( d 2 )2

，電阻率ρ=

πRd2

4L

=

3.14×4.1Ω×(0.520×10-3m)2

0.810m

≈1.1×10^-6Ω?m．
故答案為：（1）36；21.6；（2）B的右端至D板的距離L₂；m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0；（3）①0.520mm；②A₁； R₁；③電路圖如圖所示；④1.1×10^-6．

點(diǎn)評：（1）電壓表測的是電流的有效值，應(yīng)用變壓器的變壓比即可求出電壓表示數(shù)；
（2）利用位移或位移與時(shí)間的比值表示物體的速度是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法，要注意掌握．
（3）選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，既要考慮安全性，又要考慮測量的準(zhǔn)確（精確）性、實(shí)驗(yàn)操作的方便性．