Question

（1）某同學用圖1所示的實驗裝置探究做功與物體速度變化的關系．實驗中用砂和砂桶的重力代替小車所受的合外力，利用打點計時器打出的紙帶求出某計數點P的速度，而后由得出的數據確定做功與物體速度變化的關系．

①為減小實驗誤差，下列措施必要的是：

 

A．適當墊高木板，讓小車不受拉力時能沿木板勻速下滑
B．讓砂和砂桶的質量遠小于小車的質量
C．先釋放小車再接通打點計時器的電源
D．所取計數點P與紙帶起始點間的距離越小越好
②實驗中需直接測量的物理量有：

 

．
（2）用兩節干電池、電壓表（量程3V）、電流表（量程300mA）、滑動變阻器（100Ω，2A）、定值電阻（50Ω）、小燈泡、導線、開關等組成的電路，做描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗，圖2是實驗中得到的小燈泡的伏安特性曲線．
①由圖象可知，應選用的實驗電路圖是

 

（填“甲”、“乙”或“丙”）：
②從圖線上可以看出，小燈泡的電阻隨電流I的變大而

 

（填“變大”、“變小”或“不變”），當電流為0.18A時，小燈泡的電阻為

 

Ω；
③若將電路圖

 

（填“甲”、“乙”或“丙”）中的小燈泡兩端用導線短路，此電路也可用來測量電源電動勢和內電阻，要想使實驗順利進行，并得到較理想的實驗數據，實驗中滑動變阻器接入電路中的有效阻值范圍可能是下面的哪種情況？答：

 

．
A．0～100Ω    B．5Ω～10Ω    C．10Ω～50Ω    D．50Ω～100Ω

Answer 1

分析：（1）①平衡摩擦力是用重力的下滑分量來平衡小車受到的摩擦力，故最簡潔的方法是調節木板傾角，使小車恰能勻速下滑；重物加速下滑，處于失重狀態，其對細線的拉力小于重力，要使其對細線的拉力近似等于重力，應該使加速度減小，即砂和砂桶的質量遠小于小車的質量．②根據實驗原理，分析實驗中需直接測量的物理量．
（2）①測量小燈泡的伏安特性曲線時，要求電壓值從零開始變化，故滑動變阻器應采有分壓接法；②根據圖線上一點與坐標原點連線的斜率變化，判斷小燈泡的電阻隨電流I的變化．由圖2讀出電流為0.18A時的電壓，由R=

U

I

求出小燈泡的電阻．
③為防止電路中電流超過電流表的量程，根據歐姆定律求得變阻器接入電路的最小電阻，根據電流的指針應在刻度盤中央附近，可求出得變阻器接入電路的最大電阻．

解答：解：（1）①A、要用砂和砂桶的重力代替小車所受的合外力，必須平衡摩擦力，即適當墊高木板，讓小車不受拉力時能沿木板勻速下滑，重力的下滑分量來平衡小車受到的摩擦力．故A正確．
B、只有讓砂和砂桶的質量遠小于小車的質量，砂和砂桶的重力與小車所受的合外力才近似相等，故B正確．
C、若釋放小車再接通打點計時器的電源，造成紙帶上有一段空白，使計數點少，不便于多次測量取平均值，應先接通電源再釋放小車．故C錯誤．
D、所取計數點P與紙帶起始點間的距離應較大，可減小測量的相對誤差．故D錯誤．
故選AB
②砂和砂桶的重力做功W=Gh，因此需要測量砂和砂桶的重力G，計數點P與紙帶起始點間的距離h．根據推論：P點的速度等于與P相鄰的兩計數點間的平均速度，由公式v=

x

t

，可知還需要測量與P相鄰的兩計數點間的距離．
（2）①測量小燈泡的伏安特性曲線時，要求電壓從零開始變化，滑動變阻器應采有分壓接法，故乙圖正確．
②根據電阻公式R=

U

I

，從圖線上可以看出，小燈泡的電阻隨電流I的變大而變大．當電流為0.18A時，由圖讀出小燈泡的電壓U=1.5V，則小燈泡的電阻為R=

U

I

=

1.5

0.18

Ω=8.33Ω．
③若將電路圖甲中的小燈泡兩端用導線短路，此電路也可用來測量電源電動勢和內電阻．
當電路中電流等于電流表的量程時，變阻器接入電路的最小，最小值約為R_min=

E

Imax

=

3

300×10-3

Ω=10Ω；當電流表指針偏轉

1

3

時，電流最小，變阻器接入電路的電阻最大，最大值為R_max=

3

100×10-3

Ω=30Ω．故要得到理想的實驗數據，實驗中滑動變阻器接入電路中的有效阻值范圍可能是10Ω～50Ω．故C正確．
故答案為：
（1）①AB；②砂和砂桶的重力、計數點P與紙帶起始點間的距離、與P相鄰的兩計數點間的距離；
（2）①乙；②變大，8.33；③甲、C

點評：本題要根據實驗原理并結合牛頓第二定律和動能定理來確定要測量的量、實驗的具體操作方法和實驗誤差的減小方法．根據電學實驗原理，確定實驗電路圖，選擇器材，根據電流表指針偏轉角度在中央附近，選擇變阻器的規格．