Question

（1）用打点计时器测定重力加速度．装置如图1．
①如果实验时所用交流电频率为50Hz，已知当地的重力加速度大约为为9.79m/s²．某同学选取了一条纸带并在该纸带上连续取了4个点，且用刻度尺测出了相邻两个点间距离，则该同学所选的纸带是

 

（填写代号即可）
②若打出的另一条纸带如图2，实验时该纸带的

 

（填“甲”或“乙”）端通过夹子和重物相连接．纸带上1至9各点为计时点，由纸带所示数据可算出实验时的重力加速度为

 

m/s²，该值与当地重力加速度有差异的原因是

 

（写一个即可）

（2）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测合金电阻丝阻值R_x约为4Ω．
①用游标卡尺测量电阻丝的长度L．测量结果如图3所示，图中读数为L=

 

mm．
用螺旋测微器测量电阻丝的直径d．测量结果如图3所示，图中读数为d=

 

mm．
②为了测量电阻丝的电阻R，除了导线和开关S外，
还有以下一些器材可供选择：
电压表V，量程3V，内阻约3kΩ
电流表A₁，量程0.6A，内阻约0.2Ω
电流表A₂，量程100μA，内阻约2000Ω
滑动变阻器R₁，0～1750Ω，额定电流0.3A
滑动变阻器R₂，0～50Ω，额定电流1A
电源E（电动势为3V，内阻约为1.2Ω）
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表

 

，滑动变阻器

 

，（填器材的符号）
③在所给的实物图中画出连线，接成测量电路图4．
④若电压表测量值为U，电流表测量值为I，用测量的物理量表示计算材料电阻率的公式是ρ=

 

．

Answer 1

分析：（1）①重物自由下落做匀加速运动，加速度a=g，根据△x=aT²求相邻的时间内的位移之差，再选择纸带．
②重物做匀加速运动，连续相等时间内通过的位移均匀增大，即可判断夹子夹在纸带的哪一端．根据△x=aT²求加速度，即为实验时的重力加速度．该值与当地重力加速度有差异的原因纸带和打点计时器间的摩擦阻力或空气阻力的影响．
（2）①游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．游标尺上总共是10个小格长19mm，每一格0.1mm，与主尺上的一格相差0.1mm，所以精确度为0.1mm．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根据电阻定律求出电阻率的表达式．

解答：解：（1）①重物自由下落做匀加速运动，加速度a=g，相邻计数点间的时间间隔T=0.02s，根据△x=aT²=gT²，得相邻的时间内的位移之差△x=9.79×0.02²m=3.9mm
由图知，只有D符合，故选D．
②重物做匀加速运动，连续相等时间内通过的位移均匀增大，所以实验时该纸带的乙端通过夹子和重物相连接．
由图知，△x=5aT²=5gT²，得g=

(3.92-2.04)×10-2

5×0.022

=9.4m/s²，该值与当地重力加速度有差异的原因是纸带和打点计时器间的摩擦阻力或空气阻力．
（2）①由图示可知，游标卡尺主尺读数是54mm，游标尺读数为0.5mm，则得L=54.5mm
螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5mm，可动刻度示数为35.5×0.01mm=0.355mm，螺旋测微器示数为d=0.5mm+0.355mm=0.855mm．
②电压表量程是3V，电源应选E₂（电动势为3V，内阻约为1.2Ω），电路最大电流约为I_max=

E

R+r

=

3

4+1.2

A≈0.58A，电流表应选A₁，量程0.6A，内阻约0.2Ω，为方便实验操作，滑动变阻器应选R₂，0～50Ω，额定电流1A．
滑动变阻器最大阻值远大于待测电阻阻值，滑动变阻器可以采用限流接法，

R

RA

=

4

0.2

=20，

RV

R

=

3000

4

=750，
所以

RV

R

＞

R

RA

，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．
③根据电路图连接实物电路图，如图所示．
④由欧姆定律得，电阻阻值R=

U

I

，由电阻定律得：R=ρ

l

S

=ρ

l

π( d 2 )2

，解得ρ=

πd2U

4IL

故答案为：
（1）①D ②乙；9.4；纸带和打点计时器间的摩擦阻力或空气阻力
（2）①54.5mm   0.855mm   
②A₁     R₂
③如图（电流表要外接，滑线变阻器要分压连接）．
④ρ=

πd2U

4IL

点评：对于打点计时器的实验，关键掌握测量加速度的原理：△x=aT²．本伏安法测量电阻的实验中，滑动变阻器既可以采用分压接法，也可以采用限流接法．