10.(9分)利用如圖(a)所示電路,可以測(cè)量金屬絲的電阻率ρ,所用的實(shí)驗(yàn)器材有:
待測(cè)的粗細(xì)均勻的電阻絲、電流表(量程0.6 A,內(nèi)阻忽略不計(jì))、電源(電動(dòng)勢(shì)3.0 V,內(nèi)阻r未知)、保護(hù)電阻(R0=4.0 Ω)、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干、滑片P
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
用螺旋測(cè)微器測(cè)得電阻絲的直徑d如圖(b)所示。
閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片P的位置,分別記錄每次實(shí)驗(yàn)中aP長度x及對(duì)應(yīng)的電流值I。
以為縱坐標(biāo),x為橫坐標(biāo),作 x圖線(用直線擬合)。
求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。
回答下列問題:
(1)螺旋測(cè)微器示數(shù)為d=________ mm。
(2)用題中字母可求得與x的關(guān)系式為________。
(3)實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示,其中aP長度x=0.30 m時(shí)電流表的示數(shù)如圖(c)所示,讀出數(shù)據(jù),完成下表,答:____,____。
x(m) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 I(A) 0.49 0.43 0.33 0.31 0.28 (A-1) 2.04 2.33 3.03 3.23 3.57 (4)在圖(d)的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖,根據(jù)圖線求得斜率k=______A-1m-1,截距b=________ A-1。(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位小數(shù))
(5)根據(jù)圖線求得電阻絲的電阻率ρ=________ Ω·m,電源的內(nèi)阻為r=________ Ω。(保留小數(shù)點(diǎn)后一位小數(shù))
解析:(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為0.0 mm,可動(dòng)刻度為0.01×40.0 mm=0.400 mm,所以最終讀數(shù)為0.400 mm(0.400±0.001)。
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律,
則有:E=I,
由數(shù)學(xué)知識(shí),可得,=x+。
(3)由圖(c)可知,電流表讀數(shù)為I=19×0.02 A=0.38 A;故表格中應(yīng)為0.38,表格中通過計(jì)算可知,應(yīng)該為2.63。
(4)在圖(d)中描點(diǎn)作圖,讓直線盡量過所有的點(diǎn),或讓直線對(duì)稱分布在直線兩側(cè),
由圖線可知,斜率為k= A-1·m-1=2.97 A-1·m-1,因此縱截距為b=1.77 A-1。
(5)由數(shù)學(xué)知識(shí)可得,k=,b=,
解得:ρ=1.1×10-6 Ω·m
r=1.3 Ω。
答案:(1)0.400(0.400±0.001)
(2)=x+
(3)0.38 2.63
(4)圖線見解析圖 3.00(2.92~3.10) 1.77(1.76~1.78)
(5)1.1×10-6(1.0×10-6~1.2×10-6) 1.3(1.2~1.4)
11.(14分)霧天行車經(jīng)常發(fā)生車輛追尾相撞的事故,造成極大的人生傷害和財(cái)產(chǎn)損失,F(xiàn)假設(shè)某條高速公路限制速度為v=120 km/h,某種霧天的能見度(即觀察者與能看見的最遠(yuǎn)目標(biāo)間的距離)s0=27 m,汽車緊急制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的平均制動(dòng)力F=1.35×104 N,汽車質(zhì)量m=1 500 kg,其制動(dòng)過程可以視為勻減速運(yùn)動(dòng),制動(dòng)時(shí)司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間(即司機(jī)發(fā)現(xiàn)狀況到踩下剎車的時(shí)間,該時(shí)間內(nèi)汽車仍然勻速運(yùn)動(dòng))為t0=0.5 s,求:
(1)當(dāng)汽車速度為v1=108 km/h時(shí),從踩下剎車到汽車停止運(yùn)動(dòng),汽車滑行的距離;
(2)在該霧天,為了安全,汽車行駛的速度不能超過多少?
解析:(1)由牛頓第二定律得汽車的加速度為:a== m/s2=9 m/s2,剎車后汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得:v12=2ax,
剎車后汽車滑行的距離:x== m=50 m;
(2)設(shè)最大速度為v2,從發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)到車停止,汽車將經(jīng)過勻速運(yùn)動(dòng)與勻減速運(yùn)動(dòng),
勻速運(yùn)動(dòng)的位移為x1,x1=v2t0,
勻減速運(yùn)動(dòng)的位移為x2,v22=2ax2,
根據(jù)題意可知:s0=x1+x2,
解得最大速度:v2=18 m/s。
答案:(1)50 m (2)18 m/s