(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图1乙所示,由图可知其长度为 50.45 mm,用螺旋测微器测量其直径如图1丙所示,其直径为 4.700 mm;
(2)小明为研究通过该电学元件的电流I随两端电压U变化的关系,设计了图2示实验电路.为使该电学元件两端电压能从零开始调起,请你用笔划线代替导线帮他将电路实物图连接完整;
(3)小明利用(2)中实验电路测得相关数据如下表所示,请你在如图3的坐标纸上绘出IU图象; U/V I/A 0 0 0.40 0.20 0.60 0.45 0.80 0.80 1.00 1.25 1.20 1.80 1.32 2.20 1.50 2.81 (4)小明用一节电动势为1.5V、内阻为0.75Ω的干电池仅对该元件供电.则该元件消耗的电功率为 0.72 W(结果保留两位有效数字). 【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线.
【分析】(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.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)根据实验要求可明确滑动变阻器接法,从而得出对应的实物图; (3)根据表中数据利用描点法可得出对应的图象;
(4)在I﹣U图象中做出电源的伏安特性曲线,两图的交点表示该元件的工作点,则由P=UI可求得电功率.
【解答】解:游标卡尺的主尺读数为50mm,游标读数为0.05×9mm=0.45mm,所以最终读数为50.45mm;
螺旋测微器固定刻度为4.5mm,可动刻度为0.01×20.5=0.200mm,所以最终读数为4.700mm.
(2)由于要求电压从零开始调节,故应采用滑动变阻器分压接法,同时由于待测电阻阻值偏小,故应采用电流表外接法,连接实物图如图所示;
(3)根据表中数据,利用描点法得出对应的图象如图所示;
(4)在上图中作出电源的伏安特性曲线,如图所示,两图的交点表示该元件的工作点,则由图可知,
电压为0.85V,电流I=0.85A,则功率P=UI=0.85×0.85=0.72W;
故答案为:(1)50.45;4.700;(2)如图所示;(3)如图所示;(4)0.72.
四、计算题:本题共4小题,共计58分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中
必须明确写出数值和单位.
12.如图所示为一滑草场某条滑道的侧面图,由高均为h、与水平面倾角分别为45°和37°的两段直滑道组成.一辆滑草车由静止开始从上滑道顶端处滑下,不计车在滑道交接处的能量损失.已知滑草车与上、下滑道草地之间的动摩擦因数μ,=0.6,cos 37°=0.8,计算结果请用h和g表示.求: 重力加速度为g,sin 37°
(1)滑草车在下段滑道上运动的加速度; (2)滑草车在整个运动过程中最大速度的大小;
(3)请通过计算来判断滑草车能否到达下段滑道的最底端.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【分析】(1)滑草车在下段滑道上运动的加速度由牛顿第二定律求出. (2)滑草车通过第一段滑道末端时速度最大,由动能定理求最大速度. (3)对全过程,运用动能定理求出滑草车到达下段滑道的最底端的速度,即可判断.
【解答】解:(1)根据牛顿第二定律F合=ma得: 滑草车在下段滑道上有:mgsin37°﹣μmgcos37°=ma 解得:a=﹣g(负号表示滑草车在下坡道上做减速运动) (2)滑草车通过第一段滑道末端时速度最大 由动能定理得:mgh﹣μmgcos45°?解得最大速度 vm=
=
(3)根据动能定理W合=△Ek得: 对全过程:2mgh﹣μmgcos45°?解得:v=0
说明滑草车刚好到达下段滑道的最底端 答:
(1)滑草车在下段滑道上运动的加速度是﹣g;
﹣μmgcos37°?
=mv2
(2)滑草车在整个运动过程中最大速度的大小是(3)滑草车刚好能到达下段滑道的最底端.
;
13.如图所示的装置由水平弹簧发射器及两个轨道组成:轨道Ⅰ是光滑轨道AB,AB间高度差h1=0.20m;轨道Ⅱ由AE和螺旋圆形EFG两段光滑轨道和粗糙轨道GB平滑连接而成,且A点与F点等高.轨道最低点与AF所在直线的高度差h2=0.40m.当弹簧压缩量为d时,恰能使质量m=0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点,当弹簧压缩量为2d时,恰能使滑块沿轨道Ⅱ上升到B点,滑块两次到达B点处均被装置锁定不再运动.已知弹簧弹性势能Ep与弹簧压缩量x的平方成正比,弹簧始终处于弹性限度范围内,不考虑滑块与发射器之间的摩擦,重力加速度g=10m/s2.
(1)当弹簧压缩量为d时,求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小;
(2)求滑块经过最高点F处时对轨道的压力大小; (3)求滑块通过GB段过程中克服摩擦力所做的功.
【考点】动能定理的应用;弹性势能;功能关系.
【分析】(1)当弹簧压缩量为d时,恰能使质量m=0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点,根据能量转化和守恒定律求势能和速度; (2)受力分析,根据牛顿第二定律滑块处对轨道的压力;
(3)根据能量转化和守恒定律求滑块通过GB段过程中克服摩擦力所做的功. 【解答】解:(1)当弹簧压缩量为d时,恰能使质量m=0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点,所以根据能量转化和守恒定律得: 弹簧弹性势能Ep1=mgh1 解得:Ep1=0.1J
又对滑块由静止到离开弹簧过程由能量转化和守恒定律得: Ep1=mv2 解得:v=2m/s.