Question

（1）某同學用如圖1所示裝置探究小車的加速度與力、質量的關系，實驗中，他把鉤碼重力當作小車受到的合力．①為減小把鉤碼的重力當作小車受到的合力而帶來的誤差，實驗中，除了拉小車的細線與長木板平行外．①還應采取的措施有：

 

 

．（填兩條）
②木塊從靜止開 始運動，利用打點計時器在紙帶上記錄木塊的運動情況，如圖2所示，其中O點為紙帶上記錄到的第一點．A、B、C是該同學在紙帶上所取的一些點，下圖所標明的數據為A、B、C各點到O點的距離，已知打點計時器所用交流電源頻率f=50Hz，木塊運動的加速度a=

 

m/s²．（計算結果保留兩位有效數字）

（2）有一根長陶瓷管，其表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜，管的兩端有導電箍M和N，如圖3所示．用多用表電阻檔測得MN間的電阻膜的電阻約為100Ω，陶瓷管的直徑遠大于電阻膜的厚度．某同學利用下列器材設計了一個測量該電阻膜厚度d的實驗．
A．刻度尺（最小分度為mm）；  B．游標卡尺；
C．電流表A₁（量程0～300mA，內阻約0.2Ω）；
D．電流表A₂ （量程0～100mA，內阻約0.6Ω）；
E．電壓表V₁ （量程10V，內阻約5kΩ）；
F．電壓表V₂ （量程5V，內阻約3kΩ）；
G．滑動變阻器R₁ （阻值范圍0～30Ω，額定電流1.5A）；
H．滑動變阻器R₂ （阻值范圍0～1.5KΩ，額定電流1A）；
I．電源E （電動勢9V，內阻可不計）；     J．開關一個，導線若干．
①他用毫米刻度尺測出電阻膜的長度為l，用游標卡尺測量該陶瓷管的外徑D．
②為了比較準確地測量電阻膜的電阻，且調節方便，實驗中應選用電流表

 

，電壓表

 

，滑動變阻器

 

．（填寫器材前面的字母代號）
③在答題卷方框內畫出測量電阻膜的電阻R的實驗電路圖．
④若電壓表的讀數為U，電流表的讀數為I，鍍膜材料的電阻率為ρ，計算電阻膜厚度d （d遠小于D）的表達式為：d=

 

（用所測得的量和已知量的符號表示）．

Answer 1

分析：（1）中探究牛頓第二定律實驗中首先應平衡摩擦力，這樣繩子對小車的拉力才可等效為小車受到的合力；再就是當鉤碼質量遠小于小車質量時繩子對鉤碼的拉力才近似等于鉤碼重力．（2）中關鍵是通過閉合電路歐姆定律估算出電路最大電流，然后選擇電流表，再就是根據電流表能讀數的最小電流值算出電路需要的最大電阻，進而判斷滑動變阻器不能用限流式接法．

解答：解：（1）、①根據牛頓第二定律不難推得若把鉤碼重力當作小車受到的合力應采取以下措施：平衡摩擦力，因為只有平衡摩擦力后繩子繩子對小車的拉力才為小車受到的合力；鉤碼的質量遠小于小車的質量，因為只有鉤碼質量遠小于小車質量時，繩子拉力才可近似等于鉤碼的重力．
②根據△x=a

t

2

，可得a=

x   BC -x   AB

(5 1 f ) 2

=0.39 m/s² 
（2）、②根據閉合電路歐姆定律電路中最大電流為

I

m

=

E

R

=

9

100

A=90mA，故電流表應選D，因電源電動勢為9V，故電壓表應選E，又根據電流表最小電流可求出電路中最大

R

m

=

E

1 3 I   A

=270Ω，所以若用限流式接法則變阻器

R

1

阻值太小而

R

2

阻值太大，故應用分壓式接法，變阻器應選阻值小的G．
③由于

R   V

R   x

＜

R   x

R   A

，故電流表應用內接法，又難點變阻器應用分壓式，電路圖如圖所示．
  
④根據歐姆定律和電阻定律有R=

U

I

，R=

ρL

S

，又S=πDd，三式聯立解得d=

ρIL

πUD

故答案為（1）①平衡摩擦力，鉤碼的質量遠小于小車的質量，②0.39
        （2）②D，E，G   ③如圖，④

ρIL

πUD

點評：應理解探究牛頓第二定律實驗中為什么要求鉤碼質量遠小于小車質量；在進行電路估算時滑動變阻器應是限流式接法，注意電表能準確讀數的條件是指針應在

1

3

～

2

3

滿刻度之間，若滑動變阻器用限流式時電阻值太小就應用分壓式，此時選阻值越小的越好．