Question

I．利用圖（a）實驗可粗略測量人吹氣產生的壓強．兩端開口的細玻璃管水平放置，管內塞有潮濕小棉球，實驗者從玻璃管的一端A吹氣，棉球從另一端B飛出，測得玻璃管內部截面積S，距地面高度h，棉球質量m，開始時的靜止位置與管口B的距離x，落地點C與管口B的水平距離l．然后多次改x，測出對應l，畫l²-x關系圖線，如圖（b）所示，并由此得出相應的斜k．
（1）若不計棉球在空中運動時的空氣阻力，根據以上測得的物理量可得，棉球從B端飛出的速 v=______

Answer 1

【答案】分析：I．（1）棉球從B端飛出做平拋運動，可以根據平拋運動的基本公式解出速度v；
（2）根據壓強公式求出壓力F，運用動能定理求出l²-x的關系，其斜率等于k，這樣就可以求出管內氣體壓強p；
（3）考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦，所以除了壓力做功外，摩擦力對棉球做負功，再運用動能定理求出l²-x的關系，其斜率等于k，這樣就可以比較壓強偏大還是偏小．
II．先找出必須用到的器材，再根據一節干電池的電壓約為1.5V，則根據電壓值及實驗中的基本要求可以選取電流表及電壓表．
引起該實驗系統誤差的主要原因是由于電壓表的分流作用造成電流表讀數總是比電池實際輸出電流小．
解答：解：（1）棉球從B端飛出做平拋運動，根據平拋運動的基本公式得：
            l=vt，h=g²
           解得：v=l
    （2）設玻璃管內氣體壓強始終為p，不計棉球與管壁的摩擦，對棉球從靜止到B點的運動過程運用動能定理得：
         （p-p）Sx=mv₀ ²
        （p-p）Sx=m（l）²
         所以l²=x=kx
         所以=k
        解得：p=p+
     （3）考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦，設摩擦力為f，所以除了壓力做功外，摩擦力對棉球做負功，
      再運用動能定理得：
         （p_實-p）Sx-fx=mmv₀ ²      
            l²=x=kx
          所以=k
            解得：p_實=p+
      很明顯，（2）中得到的p與實際壓強相比偏小．
II．（1）因一節干電池的電動勢約為1.5V，故電壓表的測量量程不能太大，由題意可知，電壓表的量程應選擇O一3V，
當滑動變阻器全部阻值接入時，電路中電流最小約為0.15A，而量程0～3A的電流表太大，無法準確測量，故電流表的量程應選擇O-0.6A；
定值電阻應選擇阻值1Ω的，由于只有一節干電池，電動勢為1.5V，電壓不大，所以滑動變阻器選用阻值范圍0一l0Ω的，
（2）引起該實驗系統誤差的主要原因是由于電壓表的分流作用造成電流表讀數總是比電池實際輸出電流小．
故答案為：I．（1）
（2）
（3）偏小
II．（1）3，0.6，c，e
（2）由于電壓表的分流作用造成電流表讀數總是比電池實際輸出電流小．
點評：I．該題考查了平拋運動的基本規律與壓強的相關計算，要求同學們學會熟練運用動能定理解題，比較簡潔、方便，本題難度不大．
II．電學實驗中選擇儀表是常見的一種題型，要求學生能按照安全性和準確性的要求進行分析，先確定出必須用到的器材．