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物理实验4


理科综合物理实验题(4)
1. (14 分)公元 1919 年,卢瑟福做了用α 粒子轰击氮原子核的实验,实现了原子核的人工 转变,发现了质子。为了一步证实这个实验的结果,物理学家布拉凯特在充氮的运云室 重做这个实验,拍摄了两万多张云室照片,终于从 40 多万条α 粒子径迹的照片中,发 现有 8 条产生了分叉,分析径迹的情况可以确定,分叉后的细长径迹是质子的径迹,另 一条短粗的径迹是新产生的核的径迹,α 粒子的径迹在跟核碰撞后不再出现。 (1)α 粒子轰击氮原子核实验的核反应方程是: 。 (2)布拉凯特拍摄这么多(两万多)张照片的原因是: 。
9 4 1 (3)原子核发生人工转变时,也有能量释放出来,例如: 4 Be? 2 He?12 C ? 0 n ? 5.6MeV , 6

那么,靠原子核人工转变释放的核能实现原子能的利用是否可行?谈谈你的看法。 答: 2. (15 分)一种仪器使用的小型电池标称电压为 9V,允许电池输出的最大电流为 50mA, 为了测定这个电池的电动势和内电阻,实验室利用了如图 8-17 左所示电路,图中电压表 内阻很大,可不考虑对电路的影响,R 为电阻箱,阻值范围为 0-9999Ω ,R0 是保护电 阻。

图 8-17 (1)实验室中备有的定值电阻有以下几种规格 A.10Ω 、5W B.200Ω 、

1 W 2

C.800Ω 、

1 W 4

D.1.2kΩ ,1W

实验时,R0 应选用 (填写字母代号)较好。 (2)在实验中,当变阻箱各旋钮调到如图 8-17 中所示位置后,闭合开关,电压表示数 为 9.0V,变阻箱此时电阻为 Ω ,电路中通过电阻箱电流为_________mA。 (3)断开开关,调整电阻箱阻值,再闭合开关,读取电压表,多次重复,取得数据后, 作出如图 8-17 右所示图线,则电源电动势ε = V,内电阻 r= Ω。 3. (20 分)实验题 (1)有一根很细的均匀空心金属管线重约 1N、长约 50cm、电阻约为 30—40Ω ,现需测定它的内径 d,已知这种金属的电阻率为ρ 。实验室中可以提供下列器材: A.厘米刻度尺;B.毫米刻度尺;C.螺旋测微器;D.电流表(300mA,10Ω ) ;E.电流表(3A, 0.1Ω ) ;F.电压表(3V,6KΩ ) ;C.滑动变阻器(200Ω ,0.5A) ;H.滑动变阻器(5Ω ,2A) ;I.蓄 电池(6V,0.05Ω ) ;J.开关一个及带夹的异线若干。 请设计一个实验方案,回答以下问题: ①实验中应测物理量的名称及符号是_____________________; ②应选用的实验器材有(只填字母代号) :____________________。
1

③在方框中画出实验电路图并将图中所示仪器连成实际测量电路;

④用测得的物理量和已知的物理常数推导出计算金属管线内径 d 的表达式。 (2)如图,在很长的水平桌面上放置的弹簧一端固定在墙上,另一端紧靠一木块,并用手水平向左 压住木块,由于弹簧劲度系数很大,故压缩量很小。请利用一架天平、一块秒表和一把直尺,测出 弹簧的弹性势能。

①写出测量方法_______。 ②推导出根据测量所得的量计算弹性势能的表达式。

参考答案
1. (1) 2 He? 7 N →
4 14 17 8 1 O?1 H (4

分)

(2)氮原子核很小,α 粒子很难击中它,照片拍摄得越多,α 粒子击中氮原 (3)不可行。因为原子核被击中的几率极低,而且加速入射粒子需要

子核的情况被拍摄到的几率就越大。 分) (5 一定的能量。 分) (5

2. (19 分,第一问 4 分,其余每空 3 分) 实验目的是“证明 A 装置中产生的气体成分” 。在氯化铵溶液中加入金属钠,反应后会产生 NH3、 H2 两种成分,所以实验要求证明的气体是氨气和氢气两种。 (1)由于氨气、氢气两种物质都能跟氧化铜反应,所以实验设计中要特别注意这一点。根据氨和氢 气的性质,可以用石蕊试纸来检验氨气,用灼热的氧化铜检验氢气。为了防止氨气对检验氢气的干 扰,就先检验氨气,再把过量的氨气吸收完后,最后检验氢气。所以装置的连接顺序应为:A→C→ D→C→B。 (2)D 装置中应盛装浓硫酸,用于吸收过量的氨气。 (3)第一个装置 C 是用来检验是否有氨气;第二个装置 C 是用于检验氨气是否已被完全吸收。 (4)检验是否有氢气生成。 3. (20 分) (1)①金属管线的长度 L、外径 D,加在管线两端的电压 U,通过管线的电流强度为 I。 ②B、C、D、F、H、I、J。 ③如图所示。 (如果设计为限流电路、滑动变阻器应选 G,正确的也给同样的分)

2

④R ? U
I

R ??

L ? ? S ? D2 ? d2 S 4 4

所以, U
I

??

, d ? D 2 ? 4?LI 。 L ?U ? 2 ? 2 D ? d 4 4

(2)①测出 m,再测出 m 滑行的距离 S 和时间 t。

2S ②由 S ? 1 at 2 ? 1 v 0 t 得 v 0 ? t 2 2
2 木块的初动能: E k 0 ? 1 mv0 ? 2S m 2 2

2

t

2 弹簧的弹性势能 E p ? 2S m 。 2

t

3



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