2.为了测量两节串联干电池的电动势,某同学设计了如图甲所示的实验电路,其中E是待测电池组,内阻不能忽略;
、
是两只量程合适的相同的电表,内阻不是很大,且未知;S1、S2是单刀单掷开关;导线若干.
(1)请根据电路图甲,在图乙中将器材连成实物图.
(2)实验需要测量的物理量是
.
(3)用测出的物理量,导出串联电池组电动势的表达式是: .
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甲 乙
解析:(2)先闭合S1、断开S2,记下
、
的示数U,由闭合电路的欧姆定律可得:
E=2U+r
再闭合S2,记下
的示数U′,有:
E=U′+r
联立解得:E=.
答案:(1)如图丙所示
(2)S1闭合,S2断开时
、
的示数U;S1、S2闭合后
的示数U′
(3)E=
体验成功
1.在测定电池的电动势和内阻的实验中,待测电池、开关和导线配合下列仪器,不能达到实验目的的是( )
A.一只电流表和一个电阻箱
B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C.一只电压表和一个电阻箱
D.一只电流表和一个滑动变阻器
解析:根据E=I(R+r),一只电流表和一个电阻箱读出两组电流、电阻值,便可求E、r;一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器,改变变阻器的阻值读出两组电流、电压值,便可求E、r.根据E=U+r,一只电压表和一个电阻箱读出两组电压、电阻值,便可求E、r.选项A、B、C均可以达到实验目的.
答案:D
4.将满偏电流Ig=300 μA、内阻未知的电流表
改装成电压表并进行核对.
(1)利用如图甲所示的电路测量电流表
的内阻(图甲中电源的电动势E=4 V):先闭合S1,调节R,使电流表的指针偏转到满刻度;再闭合S2,保持R不变,调节R′,使电流表的指针偏转到满刻度的,读出此时R′的阻值为200 Ω,则电流表内阻的测量值Rg= Ω.
(2)将该表改装成量程为3 V的电压表,需 (填“串联”或“并联”)阻值为R0= Ω的电阻.
(3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对,试在虚线框中画出实验电路图并连接好图乙中的实物图.
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[2005年高考·江苏物理卷]
解析:(1)=
故Rg= Ω=100 Ω.
(2)根据IgRg+IgR0=3 V
解得:R0=9900 Ω.
(3)如图丙、丁所示.
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答案:(1)100
(2)串联 9900
(3)如图丙、丁所示
3.若用半偏法测得量程为100 μA的电流表的内阻为600 Ω,那么要把此电流表改装成量程为5 V的电压表时,改装的方法是和电流表 联一个阻值为 Ω的电阻.请你在图甲所示的电流表的表盘上相应的刻度处标出1 V、3 V、5 V刻度,改装后电流表刻度盘上每小格表示 V.
解析:UV=Ig(R+r)
解得:需串联的电阻R=49400 Ω.
答案:(1)串 49400 如图乙所示 0.5
2.由两个相同的电流表改装成两个量程不同的电流表
和
,
表的量程是
表的2倍.下列说法正确的是( )
A.若串联起来,则两表的指针偏角θ1<θ2,两表的示数相等
B.若串联起来,则两表的指针偏角相等,
表的示数大于
表的示数
C.若并联起来,则两表的指针偏角相等,
表的示数大于
表的示数
D.若并联起来,则两表的指针偏角θ1>θ2,两表的示数相等
解析:两电表串联起来时,两表头的相对关系如图甲所示,两表的示数相等,由R1<R2可知θ1<θ2;两电表并联起来时,两表头的相对关系如图乙所示,两表头的指针偏角相等,
表的示数为
表的2倍.
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甲 乙
答案:AC
体验成功
1.在采用半偏法来测量电流表(Ig=100 μA,r约为100 Ω)的内阻时,准备了6 V的蓄电池和一节干电池,还有最大阻值分别为4.7 kΩ和470 kΩ的滑动变阻器.为了减小实验误差,应选用下列各组器材中的( )
A.R1应选用最大阻值为4.7 kΩ的滑动变阻器,而电源应选用6 V的蓄电池
B.R1应选用最大阻值为470 kΩ的滑动变阻器,而电源应选用干电池
C.R1应选用最大阻值为4.7 kΩ的滑动变阻器,而电源应选用干电池
D.R1应选用最大阻值为470 kΩ的滑动变阻器,而电源应选用6 V的蓄电池
解析:电源的电动势越大,当电流表满偏时,电路的总电阻就越大,当闭合S2后,电路中的电流所受影响越小,误差越小.
答案:D
13.
(14分)如图所示,沿水平方向放置一条平直光滑槽,它垂直穿过开有小孔的两平行薄板,板相距3.5
L.槽内有两个质量均为m的小球A和B,球A带电荷量为+2q,球B带电荷量为-3q,两球由长为2L的轻杆相连,组成一带电系统.最初A和B分别静止于左板的两侧,离板的距离均为L.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在两板间加上与槽平行、向右的匀强电场E后.(设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成,不影响电场的分布)求:
(1)当球B刚进入电场时,带电系统的速度大小.
(2)带电系统从开运动到速度第一次为零所需的时间及球A相对右板的位置.
[2007年高考·广东物理卷]
解析:对带电系统进行分析,假设球A能达到右极板,电场力对系统做功为W1,有:
W1=2qE×2.5 L+(-3qE×1.5 L)>0
而且还能穿过小孔,离开右极板
假设球B能达到右极板,电场力对系统做功为W2,有:
W2=2qE×2.5 L+(-3qE×3.5 L)<0
综上所述,带电系统速度第一次为零时,球A、B应分别在右极板的两侧.(1)带电系统开始运动时,设加速度为a1,由牛顿第二定律有:a1==
球B刚进入电场时,带电系统的速度为v1,有:
v=2a1L
由上两式解得:v1=.
(2)设球B从静止到刚进入电场的时间为t1,则:
t1=
联立解得:t1=
球B进入电场后,带电系统的加速度为a2,由牛顿第二定律有:a2==-
显然,带电系统做匀减速运动,设球A刚达到右极板时的速度为v2,减速所需时间为t2,则有:
v-v=2a2×1.5 L
t2=
解得:v2=,t2=
球A离开电场后,带电系统继续做减速运动,设加速度为a3,再由牛顿第二定律有:
a3=
-v=2a3x
解得:t3=,x=
由以上数据可知,带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为:
t=t1+t2+t3=
球A相对右板的位置为:x=.
答案:(1) (2)
12.(13分)喷墨打印机的结构简图如图所示,其中墨盒可以发出墨汁微滴,其半径约为10-5 m,此微滴经过带电室时被带上负电,带电荷量的多少由计算机按字体笔画的高低位置输入信号加以控制.带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场,带电微滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上,显示出字体.无信号输入时,墨汁微滴不带电,径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒.偏转板长1.6 cm,两板间的距离为0.50 cm,偏转板的右端距纸3.2 cm.若墨汁微滴的质量为1.6×10-10 kg,以 20 m/s 的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,两偏转板间的电压是8.0×103 V,若墨汁微滴打到纸上的点距原射入方向的距离是2.0 mm.求这个墨汁微滴通过带电室所带的电荷量是多少?(不计空气阻力和重力,可以认为偏转电场只局限于平行板电容器的内部,忽略边缘电场的不均匀性)为了使纸上的字放大10%,请你分析并提出一个可行的方法.
解析:设微滴所带的电荷量为q,它进入偏转电场后做类平抛运动,离开电场后做直线运动打到纸上,距原入射方向的距离为:
y=at2+Ltan φ
又a=,t=,tan φ=
解得:y=(+L)
代入数据得:q=1.25×10-13 C
要将字体放大10%,只要使y增大为原来的1.1倍,可采用的措施为:
将电压U增大到8.8×103 V,或将L增大到3.6 cm.
答案:1.25×10-13 C 将电压U增大到8.8×103 V,或将L增大到3.6 cm
11.
(13分)静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点,其装置原理图如图所示.A、B为两块平行金属板,间距d=0.40 m,两板间有方向由B指向A、场强E=1.0×103 N/C的匀强电场.在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的初速度v0=2.0 m/s,质量m=5.0×10-15 kg,电荷量q=-2.0×10-16 C,微粒的重力和所受空气阻力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上.试求:
(1)油漆微粒打在B板上的动能.
(2)油漆微粒最后落在B板上所形成的图形及其面积的大小.
解析:(1)据动能定理有:W=|qEd|=EkB-EkA
解得:微粒打在B板上时动能EkB=9.0×10-14 J.
(2)微粒落在B板上所形成的图形为圆面
初速度沿极板方向的油漆微粒落在圆周上,对这些微粒有:
d=at=··t
R=v0t1
解得:圆面积S=πR2=0.25 m2.
答案:(1)9.0×10-14 J (2)0.25 m2
10.如图甲所示,在两距离足够大的平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),当两板间加上如图乙所示的交变电压后,下列图象中能正确反映电子速度v、位移x、加速度a和动能Ek四个物理量随时间变化规律的是( )
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解析:根据电子的受力情况很容易得出选项A正确,而x-t、a-t、Ek-t图象分别如下:
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答案:A
非选择题部分共3小题,共40分.
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