(1)光電計時器由光電門和計時器兩部分組成,如圖甲所示精英家教網(wǎng),此裝置能較精確地記錄物體通過光電門所用的時間.現(xiàn)要用此裝置來驗證機械能守恒定律,有一小球從兩光電門的正上方靜止釋放,如圖乙所示.(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)
①實驗中除了需要測量小球直徑D和小球通過兩光電門l、2的時間△t1和△t2外,還需測量
 
(所測物理量用字母表示并用文字說明).
②本實驗需驗證的關(guān)系式為
 
.(用上述已測物理量字母表示)
③為了減小實驗誤差,請你提出一條合理化的建議
 

(2)小明同學(xué)使用了以下器材測量某蓄電池的電動勢E和內(nèi)電阻r
A.待測的蓄電池(電動勢約為2V)
B.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約為3kΩ)
C.電阻箱R(0~999.9Ω)精英家教網(wǎng)
D.定值電阻R0(R=2Ω)
E.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
①由于待測蓄電池的內(nèi)阻很小,當(dāng)改變電阻箱的阻值,為保證電壓表的示數(shù)變化較為明顯,請在右圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線,將實驗電路實物圖連接完整.
②小明同學(xué)按其設(shè)計的實驗電路正確操作,記錄電阻箱的阻值和對應(yīng)的電壓表的讀數(shù)U,計算出
U
R
的數(shù)值,得到多組數(shù)據(jù)并以為U為縱坐標(biāo),
U
R
為橫坐標(biāo),將數(shù)據(jù)描在圖乙所示的坐標(biāo)紙上;請在圖乙中完成U-
U
R
圖線,利用圖線求出蓄電池的電動勢E=
 
V,內(nèi)阻r=
 
Ω.
③若考慮電壓表內(nèi)阻對電動勢測量結(jié)果的影響,則電動勢的測量值E和真實值E的關(guān)系是E
 
E(填“大于”、“小于”或“等于”).
分析:(1)根據(jù)功能關(guān)系可知該實驗需要驗證的關(guān)系式為:mgh=
1
2
m
v
2
2
-
1
2
m
v
2
1
,由此可知需要測量的物理量,該實驗存在的系統(tǒng)誤差主要是物體下落過程中克服空氣阻力做功,因此減小誤差主要采取的措施是降低阻力對其影響.
(2)本題考查了用電阻箱和電壓表測電源電動勢和內(nèi)阻的方法,若使電壓表示數(shù)變化大,可以將R0等效為電源內(nèi)阻,將電壓表與電阻箱并聯(lián);根據(jù)閉合電路歐姆定律求出U和
U
R
的函數(shù)關(guān)系,根據(jù)數(shù)學(xué)知識可正確求出電動勢和內(nèi)阻大。槐绢}中,系統(tǒng)誤差來自電壓表的分流作用,測量的實際是內(nèi)阻和電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)值,故測量值偏。
解答:解:(1)光電門測速度的原理是用平均速度代替瞬時速度,因此有:
v1=
D
t1

v2=
D
t2

根據(jù)功能關(guān)系可知該實驗需要驗證的關(guān)系式為:mgh=
1
2
m
v
2
2
-
1
2
m
v
2
1
,因此需要測量的物理量還有下落高度H,由此可知需要驗證的關(guān)系式為:
D2
t
2
2
-
D2
t
2
1
=2gH

該實驗存在的系統(tǒng)誤差主要是物體下落過程中克服空氣阻力做功,因此減小誤差主要采取的措施是降低阻力對其影響,采取的措施有:a、選擇直徑較小的球;b、可選擇密度較大的球;c、可增大小球釋放點的高度.
故答案為:①H,②
D2
t
2
2
-
D2
t
2
1
=2gH
,③a、選擇直徑較小的球;b、可選擇密度較大的球;c、可增大小球釋放點的高度.
(2)①本題考查了用電阻箱和電壓表測電源電動勢和內(nèi)阻的方法,若使電壓表示數(shù)變化大,可以將R0等效為電源內(nèi)阻,將電壓表與電阻箱并聯(lián),具體電路圖如下;
精英家教網(wǎng)

②根據(jù)閉合電路歐姆定律有:E=U+
U
R
(R0+r)
,因此有:U=E-
U
R
(R0+r)
,所以U-
U
R
圖線為直線,故U-
U
R
圖線如下所示,
精英家教網(wǎng)
斜率大小為(R0+r),橫軸截距大小為E,由此求出得E=2.0V,k=2.5=R0+r,因此r=0.5Ω,在范圍內(nèi)0.5(0.49~0.52)均可.
故答案為:2.0,0.5(0.49~0.52).
③該實驗的誤差來自電壓表的分流,電動勢和內(nèi)阻測量值和真實值之間的關(guān)系為:E=
RVr
RV+r
E
,因此測量結(jié)果小于真實值.
故答案為:小于.
點評:(1)正確解答該實驗的前提是明確實驗原理,了解具體實驗步驟,明確需要測量數(shù)據(jù)等.
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律進行數(shù)學(xué)變形,將非線性關(guān)系的兩個量,變成線性關(guān)系來研究,采用的是轉(zhuǎn)換法思維,要求能正確分析誤差的來源,并能用圖象法求出電勢和內(nèi)電阻.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度(圖1).在鋼條豎直下落過程中,鋼條擋住光源發(fā)出的光時,計時器開始計時,透光時停止計時,若再次擋光,計時器將重新開始計時.實驗中該同學(xué)將鋼條豎直置于一定高度(下端A高于光控開關(guān)),由靜止釋放,測得先后兩段擋光時間t1和t2

(1)用游標(biāo)卡尺測量AB、AC的長度,其中AB的長度如圖2所示,其值為
74.3
74.3
mm.
(2)該同學(xué)利用
.
V
AB
=
AB
t1
,
.
V
AC
=
AC
t1+t2
,求得重力加速度為g=
2(vAC-vAB)
t2
2(vAC-vAB)
t2
(用
.
V
AB
、
.
V
AC
、t1、t2表示)
(3)若狹縫寬度不能忽略,則測量得到的重力加速度值比其真實值
偏大
偏大
(偏大或偏。

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科目:高中物理 來源: 題型:

像打點計時器一樣,光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器,每個光電門都是由激光發(fā)射和接收裝置組成.當(dāng)有物體從光電門通過時,光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.現(xiàn)利用如圖所示裝置設(shè)計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗,圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板,1、2是固定在木板上間距為L的兩個光電門(與之連接的兩個光電計時器沒有畫出).可以裝載鉤碼的小車上固定著用于擋光的窄片K,讓小車從木板的頂端滑下,光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2
(1)該實驗中,在改變小車的質(zhì)量M或沙桶的總質(zhì)量m時,始終要保持M>>m,這樣做的目的是
小車所受合外力大小等于(或近似等于)mg
小車所受合外力大小等于(或近似等于)mg

(2)在某次測量中,窄片K的寬度d=8.00×10-3m(已知L>>d),光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=4.0×10-2s,t2=2.0×10-2s;用米尺測量兩光電門的間距為L=0.40m,則小車的加速度大小a=
0.15
0.15
 m/s2

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科目:高中物理 來源:2011年福建省龍巖市高考物理模擬試卷(解析版) 題型:解答題

(1)光電計時器由光電門和計時器兩部分組成,如圖甲所示,此裝置能較精確地記錄物體通過光電門所用的時間.現(xiàn)要用此裝置來驗證機械能守恒定律,有一小球從兩光電門的正上方靜止釋放,如圖乙所示.(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)
①實驗中除了需要測量小球直徑D和小球通過兩光電門l、2的時間△t1和△t2外,還需測量______(所測物理量用字母表示并用文字說明).
②本實驗需驗證的關(guān)系式為______2-
D2
t21
=2gH

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科目:高中物理 來源: 題型:

 (6分)如圖所示,光電計時器由光電門和計時器兩部分組成,此裝置能精確地記錄物體通過光電門所用的時間,F(xiàn)要用此裝置來驗證機械能守恒定律,有一小球從兩光電門的正上方靜止釋放。(已知重力加速度為容)

(1) 需要測量的物理量除小球通過兩光電門1、2的時

間,外,還需測量________________(所測物理量用字母表示并用文字說明)。

(2) 驗證機械能守恒定律的關(guān)系式為(用上述已測物理量字母表示)_______________

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