精英家教網(wǎng)某實驗小組設(shè)計了如圖所示的加速度儀.其中CD是一段水平放置的長為L的、阻值較大的光滑均勻電阻絲,一質(zhì)量和電阻均不計的細長裸金屬絲一端固定于O點,另一端懸掛小球P,無加速度時細金屬絲豎直,恰與電阻絲在C點接觸,OC=H;有向右的加速度時細金屬絲將偏離豎直方向,與電阻絲相交于某一點(如圖中虛線所示,細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸).
(1)已知電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,理想電壓表兩接線柱分別與O點與C點相連,球P的質(zhì)量為m,重力加速度為g,由此可推得加速度大小a與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為a=
 

(2)該實驗小組根據(jù)(1)中關(guān)系,將電壓表的刻度盤直接改為加速度刻度,在實際使用中還發(fā)現(xiàn)這個加速度儀除了不能測向左的加速度外,還存在不足之處,其中主要的不足之處有:I
 
;II
 
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律對小球分析mgtanθ=ma,解出細金屬絲與豎直方向的夾角的正切tanθ,即此時電阻絲CD跟電壓表并聯(lián)部分的長度為x=Htanθ,則此時跟電壓表并聯(lián)的部分電阻為R′=
x
L
R=
HLtanθ
L
R
,根據(jù)歐姆定律電壓表的讀數(shù)為:U=
E
R
R′
,代入數(shù)據(jù),化簡可得加速度與電壓的關(guān)系.
(2)當(dāng)加速度過大時金屬絲與電阻絲無法接觸,電壓表沒有讀數(shù);若安裝時若電阻絲沒有水平,此時讀數(shù)會有較大的誤差;電池用舊了,電池的內(nèi)阻會增大,讀數(shù)也會有較大的誤差.
解答:解:(1)當(dāng)加速度為a時,對小球分析,根據(jù)牛頓第二定律mgtanθ=ma
即細金屬絲與豎直方向的夾角的正切tanθ=
a
g

則此時電阻絲CD跟電壓表并聯(lián)部分的長度為:x=Htanθ=H
a
g

設(shè)電阻絲CD的總電阻為R,則此時跟電壓表并聯(lián)的部分電阻為:R′=
x
L
R=
H
L
a
g
R

根據(jù)歐姆定律電壓表的讀數(shù)為:U=
E
R
R′
=
EHa
Lg

所以a=
gUL
EH

(2)當(dāng)加速度過大時金屬絲與電阻絲無法接觸,此時電壓表無讀數(shù),無法測量加速度;
若安裝時若電阻絲沒有水平,電阻絲CD跟電壓表并聯(lián)部分的長度不再為x=Htanθ=H
a
g
,此時讀數(shù)會有較大的誤差;
電池用舊了,電池的內(nèi)阻會增大,讀數(shù)也會有較大的誤差.
所以其中主要的不足之處有:①加速度過大時金屬絲與電阻絲無法接觸;②安裝時若金屬絲沒有水平,讀數(shù)會有較大的誤差;③電池用舊了讀數(shù)會有較大的誤差.
故答案為:(1)
gUL
EH

(2)加速度過大時金屬絲與電阻絲無法接觸;安裝時若金屬絲沒有水平,讀數(shù)會有較大的誤差;電池用舊了讀數(shù)會有較大的誤差(任選兩個即可).
點評:本題把牛頓第二定律和電路結(jié)合了起來,綜合能力較強,有一定的難度,平時學(xué)習(xí)時,要注意知識的遷移訓(xùn)練.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?鐘祥市模擬)某實驗小組設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置,通過改變重物的質(zhì)量,利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象.他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如圖(b)所示.
(1)圖線
是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的(選填“①”或“②”);
(2)滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=
0.5
0.5
kg;滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ=
0.2
0.2

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科目:高中物理 來源: 題型:

為了測定一節(jié)新干電池的電動勢和內(nèi)阻(約為0.3Ω),配備的器材有:
A.電流表A(量程為0.6A)
B.電壓表V(量程為1V,內(nèi)阻為1.2kΩ)
C.滑動變阻器R1(0~10Ω,1A)
D.電阻箱R2(0~9999.9Ω)
E.定值電阻R0=2.5Ω
某實驗小組設(shè)計了如圖乙所示的電路.
①請畫出實驗電路圖
②實驗中將電壓表量程擴大為2V,電阻箱R2的取值應(yīng)為
1.2
1.2
kΩ;
③利用上述實驗電路進行實驗,測出多組改裝后的電壓表讀數(shù)UV與對應(yīng)的電流表讀數(shù)IA,利用UV-IA的圖象如圖丙所示.由圖象可知,電源的電動勢E=
1.60
1.60
V,內(nèi)阻r=
0.25
0.25
Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2013?潮州二模)(Ⅰ)某實驗小組設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置研究加速度和力的關(guān)系.
實驗裝置主要部件為位移傳感器的發(fā)射器和接收器,分別固定在軌道右端和小車上;通過傳感器測定兩者間位移變化,從而測出小車的加速度.

(1)在該實驗中采用的方法是
控制變量法
控制變量法
:保持小車的總質(zhì)量不變,用鉤碼所受的重力作為小車所受拉力,用傳感器測小車的加速度.通過改變鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測量,可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象.
該實驗小組在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如圖 (b)所示,可知在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的圖線是
 (選填“①”或“②”).
(2)隨著鉤碼的數(shù)量逐漸增大,圖(b)中的圖線明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是
C
C

A.小車與軌道之間存在摩擦
B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D.所用小車的質(zhì)量太大
(Ⅱ)(1)某同學(xué)想測繪標(biāo)有“3.8V 0.4A”字樣的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象,除了導(dǎo)線和開關(guān)外,有下列一些器材可供選擇:
A.電源E(電動勢為4V,內(nèi)阻約為0.04Ω).
B.電壓表V1 (量程為5V,內(nèi)阻約為5kΩ);
C.電流表A1 (量程為100mA,內(nèi)阻約為2Ω);
D.電流表A2 (量程為0.6A,內(nèi)阻約為0.3Ω);
E.滑動變阻器R1(最大阻值為5Ω);
F.滑動變阻器R2(最大阻值為100Ω);
G.開關(guān)及導(dǎo)線若干
為了調(diào)節(jié)方便,測量準(zhǔn)確,實驗中應(yīng)選用電流表
D
D
,滑動變阻器
E
E
 (填器材前面的選項代號)
(2)選好器材后,該同學(xué)按照該實驗要求連接電路,請完成圖甲中的實物連線.
(3)該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),計算并描繪出R-U的圖象如圖乙所示.由圖象可知,此燈泡在不工作時,燈絲的電阻為
1.5
1.5
Ω;
(4)任何實驗過程中均存在誤差,已知本實驗中所用的測量儀器均已校準(zhǔn).下列有關(guān)誤差的說法中正確的是
CD
CD

A.該實驗中的誤差來源主要是電流表的分壓作用;
B.由于電表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差,可以通過作圖法消除;
C.若將電表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差;
D.用R-U圖象處理數(shù)據(jù),可以有效的消除由于讀數(shù)引起的失誤.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)為了測定木塊A與木板之間的動摩擦因數(shù),某實驗小組設(shè)計了如圖所示的實驗:將木板放在水平桌面上,木塊A通過木板上的定滑輪用細線系一小物塊B,開始用手拿著物塊B使其靜止且細線被張緊,松手后A、B一起運動,當(dāng)B到達地面后停止運動,而木塊A繼續(xù)在木板上運動一段距離后停止運動.本實驗除了用天平測出木塊A的質(zhì)量m1和物塊B的質(zhì)量m2外,還需要測量的物理量是
 
 
.則動摩擦因數(shù)的表達式為μ=
 
.為了減小實驗誤差,m1和m2應(yīng)滿足的關(guān)系是
 

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科目:高中物理 來源: 題型:

某實驗小組設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置研究加速度和力的關(guān)系.
精英家教網(wǎng)
(1)在該實驗中必須采用控制變量法,應(yīng)保持
 
不變,用
 
作為小車所受的拉力.
(2)如圖(b)是某次實驗打出的紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出.從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm.則木塊加速度大小a=
 
m/s2(保留2位有效數(shù)字).
(3)通過改變鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測量,可得小車運動的加速度a與所受拉力F的關(guān)系圖象.在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如圖(c)所示.圖線
 
(選填“①”或“②”)是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的.
(4)隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度,圖(c)中的圖線明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是
 

A.小車與軌道之間存在摩擦    
B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D.所用小車的質(zhì)量太大
(5)根據(jù)圖(c)可求出小車質(zhì)量m=
 
kg.

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同步練習(xí)冊答案