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实验题专项练(四)
(分值:16 分)
1.(7 分)(2025 河南豫西北联盟模拟)物体从高处下落时,会受到空气的阻力,空气阻力与物
体的速度、迎风面的大小及形状等因素有关。某实验小组设计了如图甲所示的用光电
门测定钢球下落时受到的阻力大小的实验装置。直径为d、质量为m 的小钢球从某高
度下落的过程中先后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过A、B 的时间分别为tA、
tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度,测出两光电门
间的距离为H,已知当地的重力加速度为g。
甲
乙
(1)用游标卡尺测量钢球直径如图乙所示,读数为 mm。
(2)钢球从A 到B 过程中受到空气的平均阻力Ff= 。(用题中所给物理量符号
来表示)
(3)本题中用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度,但从严格
意义上讲是不准确的,实际上钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬
时速度,由此产生的误差 (选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。
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2.(9 分)某同学为了研究电阻表的改装原理和练习使用电阻表,设计了如下实验。利用一
个满偏电流为100 μA 的电流表改装成倍率可调为“×1”或“×10”的电阻表,其电路原理
图如图甲所示。
甲
乙
丙
丁
(1)请根据图甲中的电路原理图,在图乙中连接实物图,并正确连接红、黑表笔。使用时
进行欧姆调零发现电流表指针指在如图丙所示位置,此时应将滑动变阻器的滑片P 向
(选填“上”或“下”)移动;
3
(2)将单刀双掷开关S 与2 接通后,先短接,再欧姆调零。两表笔再与一电阻R0连接,表针
指向表盘中央图丁中的a 位置处,然后用另一电阻Rx代替R0,结果发现表针指在b 位置,
则Rx= (结果用R0表示);
(3)该同学进一步探测黑箱问题。黑箱面板上有三个接线柱1、2 和3,黑箱内有一个由三
个阻值相同的电阻构成的电路。用电阻表测得1、2 之间的电阻为5 Ω,2、3 之间的电阻
为10 Ω,1、3 之间的电阻为15 Ω,在图戊所示虚线框中画出黑箱中的电阻可能的连接方
式(一种即可)。
戊
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参考答案
1.答案 (1)10.20
(2)mg-m d
2
2 H(
1
t B
2 - 1
t A
2)
(3)不能
解析 (1)20 分度游标卡尺的精确值为0.05 mm,由题图乙可知,钢球直径为d=1
cm+4×0.05 mm=10.20 mm。
(2)钢球经过A、B 两光电门的速度分别为vA= d
t A
,vB= d
t B
,钢球从A 到B 过程中,根据运
动学公式可得2aH=vB
2- v A
2,根据牛顿第二定律可得mg-Ff=ma,联立解得钢球从A 到B
过程中受到空气的平均阻力为Ff=mg-m d
2
2 H(
1
t B
2 - 1
t A
2)。
(3)本题中用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度,但从
严格意义上讲是不准确的,实际上钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门
的瞬时速度,由此产生的误差是系统误差,不能通过增加实验次数减小。
2.答案 (1)见解析 上
(2)1
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R0
(3)见解析
解析 (1)由多用电表红黑表笔的特点,红、黑表笔的电流“红进黑出”,B 点接红表笔,A
点接黑表笔,按照电路图连接实物图如下;电表调零时,红、黑表笔短接,电流表应达到最
大值,需要调节滑动变阻器滑片,使电流表指针满偏,当电流表电流增大时,由欧姆定律I=
U
R
可得,电流表两端电压Ug=IgRg,Ig增大,Rg不变时,电流表两端电压Ug增大。由并联电路
特点知,R1、R2两端的总电压也等于Ug,通过R1、R2的电流I12=
U g
R1+ R2
,Ug增大时,I12也增
大,电路中总电流I 总=I12+Ig,电路总电流增大,由闭合电路电压特点可得,滑动变阻器和电
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源内阻的总电压U=E-Ug,滑动变阻器和电源内阻的总电压U 减小,又有欧姆定律可得滑
动变阻器和电源内阻的总电阻RP+r= U
I 总
,由以上可知滑动变阻器和电源内阻的总电阻减
小,滑动变阻器电阻减小,滑动变阻器滑片向上移动。
(2)由电阻表的特点及闭合电路的欧姆定律得,当红、黑表笔短接时E=IgR 内,当电流
表处于a、b 两位置时E=Ia(R 内+R0),E=Ib(R 内+Rx),将Ig=100 μA、Ia=50.0 μA、Ib=80.0
μA 代入以上三式解得Rx=1
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R0。
(3)由题意可得1、3 之间的电阻可为1、2 和2、3 之间电阻的串联值,第一种情
况:1、2 之间接一个5 Ω 电阻,2、3 之间接两个5 Ω 电阻串联。
第二种情况:1、2 之间接两个10 Ω 电阻并联,2、3 之间接一个10 Ω 电阻。
