物理实验习题.doc
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除设计实验举例例1略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外,所给的测量仪器为:只有秒表;只有米尺。v0v0hs(a) (b)解:若只有秒表,可如图(a),将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹,用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t,则子弹上升的时间为t/2,故子弹初速度v0=gt/2。若只有米尺,可如图(b),将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出,用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s,则子弹初速度。17654328901765432890176543289017654328901765432890176543289011001010000
2、1000001000例2利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键,测量一个电池组的电动势和内电阻。画出实验电路图,并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。解:与学生实验相比,用电阻箱代替了电流表。由于电压可测,由电压、电阻就可以算出电流。电路图如右。实验方法有两种:176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000改变电阻箱阻值,读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2,根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程,。V解
3、这个方程组可得E和r:。改变电阻箱阻值,读出电压表对应的示数,多测几组数据,利用U-I图象求电动势和内电阻。这样偶然误差会更小一些。该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的。所以选取电阻箱阻值时不宜太大,电压表则应该选用内阻较大的。如果只给出电阻箱和电流表,同样可以测量电源的电动势和内电阻。例3某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时,利用同一根弹簧,记录了不同振子质量对应的周期值如下表:m (g)5.010.015.020.025.030.0T (s)0.400.570.690.800.890.98T/s2m/g1.00.80.60.40.2o10 20 30 40他在T-m坐标系中根据
4、此表描点后发现T、m间不是正比关系,而好象是T 2m关系,请你进一步验证这一猜想是否正确?解:可以根据表中的T值计算出相应的T 2值填入表中,画出对应的T 2-m图象。如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上,就可以确认T 2m关系成立。在给出的表中增加一行对应的T (s2)值:m (g)5.010.015.020.025.030.0T (s)0.400.570.690.800.890.98T(s2)0.160.320.480.640.790.96如图作出T 2-m图象:得到的6个点可以认为在同一条直线上,因此可以确定T2m关系成立。例4某同学利用一架固定好的自动相机,用同一张底片多次曝光的方
5、法,拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片。相邻两次曝光的时间间隔为2.0s。已知小轿车的车长为4.5m他用刻度尺测量照片上的长度关系,结果如图所示。请你估算这辆小轿车的加速度a和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v。0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (cm)i/ AA0 20 40 60 80 t/s600500400300200100解:从照片上可得,刻度尺的1厘米相当于实际长度3m。量出前后两段位移分别为4.00cm和6.70cm,对应的实际位移分别为12m和20.1m,由S=aT2可得a=2.0m/s2,再根据这4秒内的平均速度等于中间时
6、刻的即时速度,可得照片中第2个像对应的速度v=8.0m/s。例5如图所示,是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q,从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下:按电路图接好实验电路; AVSCR接通电键S,调节电阻箱R的阻值,使微安表的指针接近满刻度记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490A;断开电键S并同时开始计时,每隔5s或10s读一次微安表的读数i,将读数记录在预先设计的表格中;根据表格中的12组数据,以t为横坐标,i为纵坐标,在坐标纸上描点(右图中用“”表示)。根据以上实验结果和图象,可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所
7、带的电荷量Q0约为_C,从而算出该电容器的电容约为_F。解:按照图中的点,用光滑曲线把它们依次连接起来,得到i-t图线,图线和横轴所围的面积就是放电量,即原来电容器的带电量。每小格相当于2.510-4C,用四舍五入法数得小方格有32个,所以Q0=810-3C。再由C= Q0/ U0,得C=1.310-3F。砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)例6某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中,设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端
8、,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度,取g=9.8m/s2)F/Nx/10-2m5 6 8 10 121.61.20.80.40试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线,说明图线跟坐标轴交点的物理意义。 上一问所得图线的物理意义?该弹簧的劲度k是多大?解:根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上。可以判定F和L间是一次函数关系。画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大
9、小成正比。由可得k=25N/m。(a) (b) (c) (d)例7在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区,同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验。某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能,制作了一个太阳能集热装置、实验器材有:(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个,底面积为1m2;(b)给你盛水塑料袋一个;(c)温度计一个;(d)玻璃板一块(约1m2)。如右图所示。有一块斜坡草地,太阳光垂直照射到草地表面,请将上述实验器材按实验设计要求画在右图中。已知水的比热容c,被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量t间的关系是Qcmt,则为了测定中午单位面积上、单位时间内获
10、得的太阳能,除了需要测量m、t外,还应测量的物理量是 。本实验会有一定误差,试写出一条产生误差的主要原因: 。解:装置图如右。还应该测量的物理量是温度t。产生误差的主要原因是太阳能没有全部被水吸收。六、实验练习题1按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值.读数为_cm. 读数为_mm.读数为_m. 读数为_cm. 读数为_cm.2按照有效数字规则读出下列电表的测量值.0123051015V00.20.40.60123A 接03V量程时读数为_V. 接03A量程时读数为_A. 接015V量程时读数为_V. 接00.6A量程时读数为_A.3多用电表表头的示意图如右。+ 当指针位置如图中灰三角箭头所
11、示,则测量的是_,测量结果为_. 当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是_,测量结果为_. 当指针位置如图中黑三角箭头所示,则测量的是_,测量结果为_. 白灰 当指针位置如图中黑三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:_,_,_.黑测量结束后应将选择开关拨到_或者_. 无论用多用电表进行何种(直流)测量,电流都应该从_表笔经_插孔流入电表。4用螺旋测微器测量长度时,可以精确到_m,读数应该读到_mm.读出下列四种情况下的测量结果。 _mm。_cm。 _m。 _10-3m。01234567890012345678910abc5如图是一个游标卡尺。图中a、
12、b、c分别叫做_、_、_.如图有一个小型气缸,欲测量其所用材料的体积V,需要测量高度H,深度h,外径D,内径d,应该分别用游标卡尺的哪一部分?(用字母表示)_,_,_.在测量外径时,游标卡尺的尺面应该跟气缸底面垂直还是平行?_.为减小偶然误差,要求测量4四次,那么每测量一次后应将气缸绕中心轴转动_度. 用测量结果表示V的表达式为:_.6右图是千分尺的示意图.图中所标的各部分依次叫做:_,_,_._,_,_ .75 76 770 5 10在测量时,当快要接触被测物体时,要停止使用_,改用_,目的是既可以_,又能_.千分尺中的精密螺纹的螺距为_mm,其可动刻度部分分为50等分,每一小格表示_mm.
13、7实验室用水银气压计测量大气压时刻度尺和游标的位置如右图所示.由此可以读出当时的大气压为_mmHg=_Pa.8某同学用天平称量一只小铁球的质量。他将被测物体放在天平左盘内,在右盘内放有16g砝码,将游码移到如图位置时天平恰好平衡。则被测物体的质量为_g。请在图中画出在调节天平横梁水平时游码应该处在的位置。0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000mg10 1040 400 020 2030 3050 50N9右下图是一个弹簧秤的示意图,该弹簧秤的量程为_N。由图中读出的测量值应为_N。012345678910A B C D E F10在做“研究匀变速直
14、线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出)打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。 按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5,它们依次为_cm、_cm、_cm、_cm、_cm。 由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是_m/s、_m/s、_m/s、_m/s。 根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的
15、加速度a。 根据中得到的数据,试在右边所给的坐标系中,用做v-t图象的方法,从图象中求物体的加速度a.。要标明坐标及其单位,单位大小要取得合适,使作图和读数方便,并尽量充分利用坐标纸).试说明为什么用图象法求加速度的偶然误差比较小? 从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=_m/s,vF=_m/s,并由此计算:当打点计时器打下A点的时刻,物体已经从静止开始做匀加速运动_s了。 如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_,理由是:_。11某同学在公路边等汽车回校上学,他发现路边有一台小四轮拖拉机的发动机下
16、漏机油,他估算了一下,大约每2秒钟滴下一滴机油,这些油在路面上形成一小片油迹.后来这台拖拉机开走了,在路面上留下一系列油点.他走过去观察了一下,发现从那一小片油迹开始,向前2m有一个油点,再向前4m有一个油点,再向前6m又有一个油点.这位同学由此估算出这台拖拉机启动时的加速度约为_m/s2.如果拖拉机匀加速到6m/s后保持匀速运动,那么它启动半分钟后大约开出_m远。12橡皮筋的一端固定在A点,另一端栓上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出
17、。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N。(只须读到0.1N);在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。O A B C9.5115.712.4213在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如右。其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)。 这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_ ,应记作_cm。 该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度,则该段重锤重力势能的减少量为
18、_,而动能的增加量为_,(均保留3位有效数字,重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量,原因是_。 另一位同学根据同一条纸带,同一组数据,也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,不过他数了一下:从打点计时器打下的第一个点O数起,图中的B是打点计时器打下的第9个点。因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度,得到动能的增加量为_,这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量,原因是_。OM14某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小为3cm左右,外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是: A.将石块
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