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实验题专项练(五)
1.实验小组利用如图甲所示的装置研究网球在空中竖直下落时空气对它的作用力。图乙为某次实验
打出的一条纸带,其中0、1、2…6 为选定的计数点,相邻两计数点间还有1 个点没有画出,已知打点
计时器的打点周期为T,测得1、3 两点间的距离为x1,4、6 两点间的距离为x2,网球的质量为m,当地
的重力加速度为g。
甲
乙
(1)在打第5 个计数点时网球的速度v= ;
(2)从打第2 个计数点到打第5 个计数点,空气对网球的冲量大小I= ;
(3)实验得到的空气对网球的冲量I 随时间t 变化的关系图线如图丙所示,若0~t0时间内空气对网球的
平均作用力为F1,t0时刻的作用力为F2,则F1和F2的关系为F1 (选填“>”“<”或“=”)F2。
丙
2.(2023 辽宁丹东二模)酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器,其电阻R 与酒精气体浓度c 的关系
如图甲所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪,除酒精气体传感器外,在实验室
中找到了如下器材:
A.蓄电池(电动势E=2.0 V,内阻r=0.6 Ω)
B.表头G(满偏电流6.0 mA,内阻未知)
C.电流表A(满偏电流10 mA,内阻未知)
D.电阻箱R1(最大阻值999.9 Ω)
E.电阻箱R2(最大阻值999.9 Ω)
F.开关及导线若干
2
甲
(1)该同学设计的测量电路如图乙所示,为将表头G 的量程扩大为原来的10 倍,他进行了如下操作:先
断开开关S1、S2、S3,将R1、R2调到最大值。合上S1,将S3拨到2 处,调节R2,使表头G 满偏,电流表A
示数为I。此时合上S2,调节R1和R2,当电流表A 仍为I 时,表头G 示数如图丙所示,此时R1为108.0 Ω,
则改装电表时应将R1调为 Ω,改装结束后断开所有开关。
(2)该同学若将S1、S2合上,而将S3拨到1 处,电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω,酒精气体浓度为零时,表头
G 的读数为 mA。
(3)完成(2)后,某次在实验室中试测酒精浓度时,表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2~0.8
mg/mL 之间属于“酒驾”;酒精含量达到或超过0.8 mg/mL 属于“醉驾”,则该次试测的酒精浓度属
于 (选填“酒驾”或“醉驾”)范围。
(4)使用较长时间后,蓄电池电动势降低,内阻增大,可调整 (选填“R1”或“R2”),则此时所测的
酒精气体浓度仍为准确值。
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实验题专项练(五)
1.答案 (1) x2
4T
(2)6mgT+m( x1- x2)
4T
(3)<
解析 (1)由题意可知,相邻计数点间的时间间隔t 邻=2T,根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度
等于该过程平均速度可得v= x2
2t邻
= x2
4T
。
(2)同理,打第2 个计数点时网球的瞬时速度v'= x1
4T
,根据动量定理有mg·3t 邻-I=mv-mv',可得从打
第2 个计数点到打第5 个计数点,空气对网球的冲量大小I=6mgT+m( x1- x2)
4T
。
(3)根据I=Ft 可知I-t 图像的斜率表示力的大小,可得F1<F2。
2.答案 (1)6.0 (2)2.0 (3)醉驾 (4)R2
解析 (1)合上S1,将S3拨到2 处,调节R2,使表头G 满偏,电流表A 示数为I。则表头G 与电流表A
串联,可知I=Ig=6.0 mA
合上S2,调节R1和R2,当电流表A 仍为I 时,表头G 与R1并联,由图丙可知通过表头G 的电流
I'=4.0 mA
则R1中的电流I1=I-I'=2.0 mA
由I'Rg=I1R1,解得表头的内阻Rg=1
2
R1=54.0 Ω
将表头G 的量程扩大为原来的10 倍,则与表头并联的电阻R1中的电流为
IR1=(10-1)Ig=9Ig
则由IgRg=IR1R1',解得改装电表时应将R1调为R1'=1
9
Rg=6.0 Ω。
(2)改装电表的内阻为Rg'= Rg R1'
Rg+ R1' = 54.0×6.0
54.0+6.0
Ω=5.4 Ω
由图甲可知酒精气体浓度为零时,传感器的电阻为R=80.0 Ω
由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流
I2=
E
r + R2+ R+ Rg' =
2.0
0.6+14.0+80.0+5.4
A=20.0 mA
则表头G 的读数为I2'= 1
10
I2=2.0 mA。
(3) 某次在实验室中试测酒精浓度时,表头指针指向5.0 mA,电路中总电流
I3=10×5.0 mA=50.0 mA
由闭合电路欧姆定律可得I3=
E
r + R2+ R'+ Rg'
解得传感器的电阻R'=20.0 Ω
由图甲可知酒精浓度为0.8 mg/mL,所以该次试测的酒精浓度属于醉驾范围。
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(4)由闭合电路欧姆定律可知I=
E
r + R2+ R+ Rg'
使用较长时间后,蓄电池电动势降低,内阻增大,要想所测的酒精气体浓度仍为准确值,则电路中电
流应不变,则需要把R2调小,使电路中总电阻减小。
