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(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想粗略测出山顶处的重力加速度.于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图所示.然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量.同学们首先测出摆长L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放,使石块在竖直平面内摆动,用手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=
 

②若振动周期测量正确,但由于难以确定石块重心,测量摆长时从而将悬点一直量到石块下端,所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值
 
  (选填“偏大”、“偏小”或“相等”).精英家教网
(2)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30Ω.现通过以下实验测量该金属材料的电阻率.
①用螺旋测微器测量电阻丝直径,其示数如图1所示,则该电阻丝直径的测量值d=
 
mm;
②实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材:
电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ);
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ);
电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω);
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
滑动变阻器R1(0~10Ω);
滑动变阻器R2(0~1kΩ);
电源E (电动势为4.5V,内阻不计).
为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值,电压表应选
 
,电流表应选
 
,滑动变阻器应选
 

③如图2所示,将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头P,触头的另一端为接线柱c,当用手按下触头P时,触头P才与电阻丝接触,触头的位置可在刻度尺上读出.实验中改变触头P与电阻丝接触的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数I保持不变,分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压U.请在图3中完成实验电路的连接.(要求:能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量)
④利用测量数据画出U-L图线,如图4所示,其中(L0,U0)是U-L图线上的一个点的坐标.根据U-L图线,用电阻丝的直径d、电流I和坐标(L0,U0)可计算得出电阻丝的电阻率ρ=
 
.(用所给字母表示)
分析:(1)单摆完成一次全振动的时间是一个周期.单摆完成n次全振动所用的时间t,求出周期.由单摆的周期公式得出重力加速度的表达式;根据重力加速度的表达式分析重力加速度值与真实值的大小关系.
(2)①螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
②根据电压表量程选择电源,根据电路最大电流选择电流表,在保证电路安全的前提下,应选最大阻值较小的滑动变阻器.
③确定滑动变阻器与电流表的接法,然后作出电路图.根据电路图作出实物电路图.
④根据电阻定律和欧姆定律求出电阻率的表达式.
解答:解:(1)①由题,单摆完成n次全振动所用的时间t得,单摆的周期T=
t
n
.由单摆的周期公式T=2π
L
g
得,g=
4π2L
T2
=
4π2n2L
t2

②单摆的摆长应等于悬点到石块重心的距离,若测量摆长时从悬点一直量到石块下端,摆长L偏大,则由重力加速度的表达式g=
4π2n2L
t2

 可知,重力加速度值比真实值偏大.
(2)①
螺旋测微器的固定刻度读数为0.0mm,可动刻度读数为0.01×18.0mm=0.180mm,所以读数为:0.182mm~0.184mm;
②电源电压为4.5V,所以电压表选择V1,电路最大电流约为I=
E
R+r
=
4.5
30
A
=0.15A,所以电流表选择A1,为方便实验操作,滑动变阻器的范围不能过大,应选R1
③图中,电压表与电阻丝并联,再与电流表串联接入变阻器两端,而滑动变阻器分压式接入电路,如图所示:精英家教网
(4)根据欧姆定律得:U=IR
根据电阻定律得:R=ρ
L
S
L
(
d
2
)2

联立解得:U0=
4ρIL0
πd2

解得:ρ=
πd2U0
4IL0

故答案为:(1)①
4π2n2L
t2
;②偏大
(2)①0.182~0.184;
②V1,A1,R1
③如上图所示;
πd2U0
4IL0
点评:单摆的周期采用累积法测量,周期的表达式T=
t
n
.根据测量原理分析实验误差是常用的思路.
解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法,螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
测量电阻最基本的原理是伏安法,电路可分为测量电路和控制电路两部分设计.测量电路要求精确,误差小,可根据电压表、电流表与待测电阻阻值倍数关系,选择电流表内、外接法.控制电路关键是变阻器的分压式接法或限流式接法.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2009?海淀区二模)(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想测出所处位置的重力加速度和高度,于是他们做了如下实验.
①用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图1所示.用随身携带的钢卷尺测出悬点到石块中心的长度L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放石块,使石块开始在竖直平面内摆动,用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.由此可计算出所处位置的重力加速度g=
4π2n2L
t2
4π2n2L
t2

②若已知地球半径为R,海平面的重力加速度为g0,由此计算出他们在山峰上所处位置的高度h=
Rt
2πn
g0
L
-R
Rt
2πn
g0
L
-R
.(用测量出的物理量和已知量表示)

(2)实验室有一个螺线管电阻值约为60Ω,其绕制螺线管的金属丝的电阻率为ρ.某同学采用如下方法测量螺线管两接线柱之间金属丝的长度,请按要求完成下列问题.
①使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,金属丝的直径d=
0.260×10-3
0.260×10-3
m.
②用电流表和电压表测量螺线管的电阻,提供的实验器材实物如图3所示:
A.直流电流表(量程0~50mA,内阻约10Ω);
B.直流电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ);
C.直流电源(电动势4V,内阻可不计);
D.滑动变阻器(总阻值10Ω,最大电流1A);
E.开关一个,导线若干条.
为了比较准确地测量金属丝的电阻,要求测量多组数据,在所给的实物图中画出连接导线.
③若电压表的读数为U,电流表的读数为I,金属丝直径为d,金属丝的电阻率为ρ,则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度的计算式为l=
πd2U
4ρI
πd2U
4ρI

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科目:高中物理 来源:海淀区二模 题型:问答题

(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想测出所处位置的重力加速度和高度,于是他们做了如下实验.
①用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图1所示.用随身携带的钢卷尺测出悬点到石块中心的长度L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放石块,使石块开始在竖直平面内摆动,用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.由此可计算出所处位置的重力加速度g=______;
②若已知地球半径为R,海平面的重力加速度为g0,由此计算出他们在山峰上所处位置的高度h=______.(用测量出的物理量和已知量表示)

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(2)实验室有一个螺线管电阻值约为60Ω,其绕制螺线管的金属丝的电阻率为ρ.某同学采用如下方法测量螺线管两接线柱之间金属丝的长度,请按要求完成下列问题.
①使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,金属丝的直径d=______m.
②用电流表和电压表测量螺线管的电阻,提供的实验器材实物如图3所示:
A.直流电流表(量程0~50mA,内阻约10Ω);
B.直流电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ);
C.直流电源(电动势4V,内阻可不计);
D.滑动变阻器(总阻值10Ω,最大电流1A);
E.开关一个,导线若干条.
为了比较准确地测量金属丝的电阻,要求测量多组数据,在所给的实物图中画出连接导线.
③若电压表的读数为U,电流表的读数为I,金属丝直径为d,金属丝的电阻率为ρ,则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度的计算式为l=______.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想粗略测出山顶处的重力加速度。于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图12所示。然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量。同学们首先测出摆长L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放,使石块在竖直平面内摆动,用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。

①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=     

②若振动周期测量正确,但由于难以确定石块重心,测量摆长时从悬点一直量到石块下端,所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值     (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。

  (2)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30Ω。现通过以下实验测量该金属材料的电阻率。

①用螺旋测微器测量电阻丝直径,其示数如图13所示,则该电阻丝直径的测量值

d=    mm;

②实验中能提供的器材有开关,若干导线及下列器材:

电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ);

电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ);

电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω);

电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);

滑动变阻器R1(0~10Ω);

滑动变阻器R2(0~1kΩ);

电源E(电动势为4.5V,内阻不计)。

为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值,电压表应选   

电流表应选    ,滑动变阻器应选      

    ③如图14所示,将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头P,触头的另一端为接线柱c,当用手按下触头P时,触头P才与电阻丝接触,触头的位置可在刻度尺上读出。实验中改变触头P与电阻丝接触的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数I保持不变,分别测量出多组接人电路中电阻丝的长度L与对应的

电压U。请在图15中完成实验电路的连接。(要求:能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量)

    ④利用测量数据画出U一L图线,如图16所示,其中(L0,U0)是U―L图线上的一个点的坐标。根据U一L图线,用电阻丝的直径d、电流I和坐标(L0,U0)可计算得出电阻丝的电阻率=       。(用所给字母表示)

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科目:高中物理 来源:2009年北京市海淀区高考物理二模反馈试卷(解析版) 题型:解答题

(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想测出所处位置的重力加速度和高度,于是他们做了如下实验.
①用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图1所示.用随身携带的钢卷尺测出悬点到石块中心的长度L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放石块,使石块开始在竖直平面内摆动,用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.由此可计算出所处位置的重力加速度g=______;
②若已知地球半径为R,海平面的重力加速度为g,由此计算出他们在山峰上所处位置的高度h=______

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