甲
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格記錄的數(shù)據(jù)可知,刻度尺的最小分度值為 (選填“1 mm”或“1 cm”)。
(2)在圖乙的坐標(biāo)系中描點(diǎn),作出彈簧彈力F與伸長(zhǎng)量Δx之間的關(guān)系圖像,由圖像可知,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)第 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯的實(shí)驗(yàn)誤差。根據(jù)描繪的F-Δx圖像可知,該彈簧的勁度系數(shù)為k= N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
乙
(3)若實(shí)驗(yàn)中懸掛彈簧和刻度尺時(shí),彈簧的上端未與刻度尺的0刻度線對(duì)齊,而對(duì)齊的是0.5 cm,則該情況會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)算得的彈簧勁度系數(shù)結(jié)果 (選填“偏大”“偏小”或“無(wú)誤差”)。
(4)若截取實(shí)驗(yàn)中所用彈簧長(zhǎng)度的一半制成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),并掛上1.5 N的鉤碼,當(dāng)鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),彈簧的形變量為 cm。
答案 (1)1 cm (2)見(jiàn)解析圖 4 25 (3)無(wú)誤差 (4)3.0
解析 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格記錄的數(shù)據(jù)可知,讀數(shù)精確到1 cm,估讀到0.1 cm,刻度尺的最小分度值為1 cm。
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在給出的坐標(biāo)系中描點(diǎn),作出彈簧彈力F與伸長(zhǎng)量Δx之間的關(guān)系圖像如下,由圖像可知,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯的實(shí)驗(yàn)誤差。根據(jù)描繪的F-Δx可知,該彈簧的勁度系數(shù)為k=1.87.2×10-2 N/m=25 N/m。
(3)若實(shí)驗(yàn)中懸掛彈簧和刻度尺時(shí),彈簧的上端未與刻度尺的0刻度線對(duì)齊,而對(duì)齊的是0.5 cm,那么彈簧末端指針刻度也會(huì)下移0.5 cm,彈簧對(duì)應(yīng)的形變量不變,則該情況不會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)算得的彈簧勁度系數(shù)結(jié)果改變,無(wú)誤差。
(4)若截取實(shí)驗(yàn)中所用彈簧長(zhǎng)度的一半制成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),則截下來(lái)的兩段彈簧的勁度系數(shù)相同,把兩段彈簧串接起來(lái)的勁度系數(shù)與原來(lái)那根彈簧的勁度系數(shù)相同,根據(jù)彈簧的串聯(lián)公式可得,截下來(lái)的一根彈簧的勁度系數(shù)變?yōu)?k=50 N/m,掛上1.5 N的鉤碼,當(dāng)鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),根據(jù)胡克定律可知,彈簧的形變量為Δx1=1.550 m=3.0 cm。
2.(9分)(2024湖北二模)某同學(xué)要測(cè)量一段特制的圓柱形導(dǎo)體材料的電阻率ρ,同時(shí)測(cè)電源的內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材:
待測(cè)的圓柱形導(dǎo)體Rx(阻值未知)
螺旋測(cè)微器
游標(biāo)卡尺
電流表A(內(nèi)阻很小)
電阻箱R
待測(cè)電源
開(kāi)關(guān)S、開(kāi)關(guān)K,導(dǎo)線若干
(1)他用螺旋測(cè)微器測(cè)量該導(dǎo)體的直徑D,結(jié)果如圖甲所示,可讀出D= mm,用游標(biāo)卡尺測(cè)得該導(dǎo)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=4.97 cm。
甲
他設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,并進(jìn)行了如下的操作:
①斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K,閉合開(kāi)關(guān)S,改變電阻箱的阻值R,記錄不同R對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I;
②將開(kāi)關(guān)S、K均閉合,改變電阻箱的阻值R,再記錄不同R對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I。
乙
丙
(2)他畫(huà)出了步驟①②記錄的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的1I-R圖像,如圖丙中兩條圖線Ⅰ、Ⅱ,則步驟①對(duì)應(yīng)的圖線為 (選填“Ⅰ”或“Ⅱ”),電源的內(nèi)阻r= Ω。
(3)若考慮電流表內(nèi)阻的影響,則電源內(nèi)阻的測(cè)量值相對(duì)真實(shí)值 (選填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(4)若不考慮電流表內(nèi)阻的影響,此導(dǎo)體材料的電阻率為ρ= Ω·m。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
答案 (1)9.500 (2)Ⅱ 2.1 (3)偏大 (4)3×10-3
解析 (1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為9.5 mm+0×0.01 mm=9.500 mm。
(2)在步驟①中,由閉合電路歐姆定律有E=I(R+r),整理可得1I=1ER+rE,在步驟②中,由閉合電路歐姆定律有E=IR+R+RxRx·Ir,整理可得1I=Rx+rERxR+rE,對(duì)比以上結(jié)果可知,步驟①對(duì)應(yīng)的圖線應(yīng)為Ⅱ,由圖線Ⅱ及1I=1ER+rE,可得1E=0.672.1,rE=0.67,解得電源內(nèi)阻r=2.1 Ω。
(3)若考慮電流表內(nèi)阻的影響,則步驟①中,由閉合電路歐姆定律有1I=1ER+rA+rE,即電源內(nèi)阻測(cè)量值r測(cè)=r真+rA,故測(cè)量值相對(duì)真實(shí)值偏大。
(4)在1I-R圖像中,設(shè)a1=1.1,a2=2.1,b=0.67,則由圖像及1I=1ER+rE、1I=Rx+rERxR+rE可得Rx=a1a2a2-a1,則材料電阻率為ρ=πa1a2D24La2-a1,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得ρ=3×10-3 Ω·m。實(shí)驗(yàn)次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
鉤碼質(zhì)量m/g
0
30
60
90
120
150
180
彈力F/N
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
指針刻度x/cm
6.0
7.2
8.6
10.6
10.9
11.8
13.2
彈簧伸長(zhǎng)量Δx/cm
0
1.2
2.6
4.6
4.9
5.8
7.2

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