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实验题专练(一)
(限时：15分钟)
22．(5分)在没有天平的情况下，实验小组利用以下方法对质量进行间接测量，装置如图1所示：一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P、Q相连，重物P、Q的质量均为m(已知)，在重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z，重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为g.

图1
(1)某次实验中，先接通频率为50 Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图2所示的纸带，则系统运动的加速度a＝________ m/s2(保留三位有效数字)；

图2
(2)在忽略阻力的情况下，物块Z质量M的表达式为M＝________(用字母m、a、g表示)；
(3)由(2)中理论关系测得的质量为M，而实际情况下，空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦、定滑轮中的滚动摩擦不可以忽略，使物块Z的实际质量与理论值M有一定差异，这是一种________________(填“偶然误差”或“系统误差”)．
答案　(1)8.00　(2)　(3)系统误差
解析　(1)根据Δx＝aT2，系统运动的加速度
a＝ m/s2
＝8.00 m/s2；
(2)根据牛顿第二定律，对Q和Z有
(m＋M)g－FT＝(m＋M)a，
对P有FT－mg＝ma，
联立解得M＝；
(3)由题意可知这是一种系统误差．
23．(10分)实验小组对一未知电源的电动势E和内阻r进行测量，实验器材如下：
待测电源：电动势小于2 V，内阻小于1 Ω；
灵敏电流计G：满偏电流Ig＝150 mA，内阻Rg＝1 Ω
直流电压传感器(视为理想电压表)；
定值电阻R1＝2 Ω；
定值电阻R2＝5 Ω；
定值电阻R3＝0.5 Ω；
滑动变阻器R4(0～5 Ω)；
滑动变阻器R5(0～50 Ω)；
开关和导线若干．
(1)实验电路设计如图3所示，实验小组将灵敏电流计G与两个定值电阻组装，改装成一量程为0.6 A的电流表，并将灵敏电流计的表盘刻度进行了合理的标注．请将该电流表的内部电路图补充在虚线框中，并将所用到的定值电阻的符号标注在图中．

图3
(2)闭合开关，调节滑动变阻器，得到一系列电流表与直流电压传感器的数据(见下表)，则实验中，滑动变阻器应该选用________(填滑动变阻器的符号)，该电源的电动势E＝________ V，电源内阻r＝________ Ω.(小数点后保留两位数字)
电流(I/A)
0.05
0.15
0.25
0.30
0.35
0.40
电压(U/V)
1.70
1.50
1.30
1.20
1.10
1.00

(3)调节滑动变阻器阻值，当滑动变阻器在该电路中的功率最大时，直流电压传感器的示数为________ V(小数点后保留两位数字)．
答案　(1)如图所示

(2)R5　1.80　0.50　(3)0.90
解析　(1)实验小组将灵敏电流计G与两个定值电阻组装，改装成一量程为0.6 A的电流表，所以先将灵敏电流计G与R2串联，满偏电压为Ug＝Ig(R2＋Rg)＝0.9 V，再与R1串联，电流量程为I＝Ig＋＝0.15 A＋0.45 A＝0.6 A，电路图为

(2)根据欧姆定律R＝可知，接在电路中滑动变阻器最大值为R＝ Ω＝34 Ω，滑动变阻器应该选用R5；根据U＝E－I(r＋RA)，代入其中两组数据，
可得1.70＝E－0.05(r＋RA)，1.00＝E－0.4(r＋RA)
其中RA＝＝1.5 Ω，
解得E＝1.80 V，r＝0.50 Ω；
(3)调节滑动变阻器阻值，当滑动变阻器的阻值为R滑＝RA＋r＝2 Ω时，其在该电路中的功率最大，直流电压传感器的示数为U＝＝0.90 V.