Question

（2009?天津）（1）如圖1所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R．線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流的有效值I=

2 BSω

2R

．線框從中性面開始轉(zhuǎn)過

π

2

的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q=

BS

R

．
（2）圖2為簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的偏電流I_R=300μA，內(nèi)阻R_g=100Ω，可變電阻R的最大阻值為10kΩ，電池的電動勢E=1.5V，內(nèi)阻r=0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是

紅

色，接正確使用方法測量電阻R_x的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則R_x=

5

kΩ．若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小，內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述R_x其測量結(jié)果與原結(jié)果相比較

變大

（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）如圖3所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力和速度．
①所需器材有打點計時器（帶導(dǎo)線）、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需

D

（填字母代號）中的器材．
A．直流電源、天平及砝碼     B．直流電源、毫米刻度尺
C．交流電源、天平及砝碼     D．交流電源、毫米刻度尺
②通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準確程度．為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v-t圖象外，還可作

v2

2

-h

圖象，其縱軸表示的是

速度平方的二分之一

，橫軸表示的是

重物下落的高度

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)交變流電的產(chǎn)生和最大值、有效值、平均值的關(guān)系可以求得電流的有效值，交變電流中電荷量可以根據(jù)庫侖定律來計算．
（2）根據(jù)歐姆表的結(jié)構(gòu)，由閉合電路歐姆定律可以判斷讀數(shù)，以及電池電動勢變小，內(nèi)阻變大時測量結(jié)果的變化．
（3）根據(jù)用打點計時器測重力加速度的原理，和實驗的步驟可以判斷遺漏的器材，用圖象法處理實驗的數(shù)據(jù)比較簡單直觀．

解答：解：（1）
電動勢的最大值為E_m=BSω，電動勢的有效值為E=

Em

2

，
所以電流的有效值I=

E

R

=

2 BSω

2R

；
電荷量為 q=

.

I

△t=

. E

R

△t=

△Φ

R△t

△t=

△Φ

R

=

BS

R

（2）
歐姆表是電流表改裝的，必須滿足電流的方向“+”進“-”出，即回路中電流從標有“+”標志的紅表筆進去，所以與A相連的表筆顏色是紅色；
當兩表筆短接（即R_x=0）時，電流表應(yīng)調(diào)至滿偏電流I_g，設(shè)此時歐姆表的內(nèi)阻為R_內(nèi)此時有關(guān)系 Ig=

E

R內(nèi)

得R內(nèi)=

E

Ig

=5kΩ；
當指針指在刻度盤的正中央時I=

Ig

2

，有

Ig

2

=

E

R內(nèi)+R

x，代入數(shù)據(jù)可得R_x=R_內(nèi)=5kΩ；
當電池電動勢變小、內(nèi)阻變大時，歐姆得重新調(diào)零，由于滿偏電流I_g不變，由公式Ig=

E

R內(nèi)

，歐姆表內(nèi)阻R_內(nèi)得調(diào)小，
待測電阻的測量值是通過電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來的，
由I=

E

R內(nèi)+Rx

=

IgR內(nèi)

R內(nèi)+Rx

=

Ig

1+ Rx R內(nèi)

，
可知當R_內(nèi)變小時，I變小，指針跟原來的位置相比偏左了，歐姆表的示數(shù)變大了．
（3）
①打點計時器需接交流電源．重力加速度與物體的質(zhì)量無關(guān)，所以不要天平和砝碼．計算速度需要測相鄰計數(shù)的距離，需要刻度尺，選D．
②由公式v²=2gh，如繪出

v2

2

-h圖象，其斜率也等于重力加速度．
故答案為：（1）

2 BSω

2R

，

BS

R

；
          （2）紅，5，變大；
          （3）D，

v2

2

-h，速度平方的二分之一，重物下落的高度．

點評：（1）知道交變流電的最大值和有效值之間的關(guān)系，計算電荷量時要注意電流要用平均電流來計算．
（2）本小題了考查歐姆表的結(jié)構(gòu)、測量原理，同時還要注意測量誤差應(yīng)如何來分析．
（3）根據(jù)用打點計時器測重力加速度的實驗原理，可以判斷實驗需要的器材，同時還要知道利用圖象處理數(shù)據(jù)可以使實驗結(jié)果簡單直觀的展現(xiàn)出來．