某实验小组设计了如图所示的加速度仪.其中CD是一段水平放置的长为L的、阻值较大的光滑均匀电阻丝,一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂小球P,无加速

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

某实验小组设计了如图所示的加速度仪.其中CD是一段水平放置的长为L的、阻值较大的光滑均匀电阻丝,一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂小球P,无加速度时细金属丝竖直,恰与电阻丝在C点接触,OC=H;有向右的加速度时细金属丝将偏离竖直方向,与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示,细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触).
(1)已知电源电动势为E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与O点与C点相连,球P的质量为m,重力加速度为g,由此可推得加速度大小a与电压表示数U的关系为a=______.
(2)该实验小组根据(1)中关系,将电压表的刻度盘直接改为加速度刻度,在实际使用中还发现这个加速度仪除了不能测向左的加速度外,还存在不足之处,其中主要的不足之处有:I______;II______.
魔方格

◎ 答案

(1)当加速度为a时,对小球分析,根据牛顿第二定律mgtanθ=ma
即细金属丝与竖直方向的夹角的正切tanθ=
a
g

则此时电阻丝CD跟电压表并联部分的长度为:x=Htanθ=H
a
g

设电阻丝CD的总电阻为R,则此时跟电压表并联的部分电阻为:R′=
x
L
R=
H
L
a
g
R

根据欧姆定律电压表的读数为:U=
E
R
R′
=
EHa
Lg

所以a=
gUL
EH

(2)当加速度过大时金属丝与电阻丝无法接触,此时电压表无读数,无法测量加速度;
若安装时若电阻丝没有水平,电阻丝CD跟电压表并联部分的长度不再为x=Htanθ=H
a
g
,此时读数会有较大的误差;
电池用旧了,电池的内阻会增大,读数也会有较大的误差.
所以其中主要的不足之处有:①加速度过大时金属丝与电阻丝无法接触;②安装时若金属丝没有水平,读数会有较大的误差;③电池用旧了读数会有较大的误差.
故答案为:(1)
gUL
EH

(2)加速度过大时金属丝与电阻丝无法接触;安装时若金属丝没有水平,读数会有较大的误差;电池用旧了读数会有较大的误差(任选两个即可).

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“某实验小组设计了如图所示的加速度仪.其中CD是一段水平放置的长为L的、阻值较大的光滑均匀电阻丝,一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂小球P,无加速…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【牛顿第二定律】,【闭合电路欧姆定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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