Question

（1）某組同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質量m的關系”實驗． 圖（a）為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總重量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得．

①圖（b）為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據紙帶可求出小車的加速度大小為

 

m/s²．（結果保留兩位有效數字）
②在“探究加速度a與質量m的關系”時，保持細砂和小桶質量不變，改變小車質量m，分別記錄小車加速度a與其質量m的數據．在分析處理時，該組同學產生分歧；甲同學認為應該根據實驗中測得的數據作出小車加速度a與其質量m的圖象．乙同學認為應該根據實驗中測得的數據作出小車加速度a與其質量倒數

1

m

的圖象．兩位同學都按照自己的方案將實驗數據在坐標系中進行了標注．但尚未完成圖象（如下圖所示）．你認為同學

 

（填“甲”、“乙”）的方案更合理．請繼續幫助該同學作出坐標中的圖象．

③在“探究加速度a與合力F的關系”時，保持小車的質量不變，改變小桶中細砂的質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F的圖線如圖（c），該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因．
答：

 

．
（2）某待測電阻的額定電壓為3V（阻值大約為10Ω）．
為測量其阻值，實驗室提供了下列可選用的器材
A：電流表A₁（量程300mA，內阻約1Ω）  B：電流表A₂（量程0.6A，內阻約3kΩ）
C：電壓表V₁（量程3.0V，內阻約5kΩ）   D：電壓表V₂（量程5.0V，內阻約5kΩ）
E：滑動變阻器R₁（最大阻值為50Ω）      F：滑動變阻器R₂（最大阻值為500Ω）
G：電源E（電動勢4V，內阻可忽略）H：電鍵、導線若干
①為了盡可能提高測量準確度，應選擇的器材為（只需填寫器材前面的字母即可）電流表

 

；電壓表

 

；滑動變阻器

 

．
②下列給出的測量電路中，最合理的電路是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據勻變速直線運動連續相等時間內的位移之差是一恒量求出加速度的大小．
當加速度與質量的關系圖線是曲線時，不能準確地得出a與m的關系，只有通過線性圖線才能得出它們的準確關系．
根據F不等于零時，加速度仍然等于零分析問題的所在．
（2）根據器材選取的原則，精確、安全、可操作，選擇合適的器材．
根據待測電阻的大小確定電流表的內外接，根據滑動變阻器阻值的大小確定滑動變阻器是分壓還是限流接法．

解答：解：（1）①相鄰相等時間內的位移之差為0.51cm，根據△x=aT²得，a=

△x

T2

=

0.51×10-2

0.042

≈3.2m/s2．
②因為甲同學得出a與m的關系圖線為曲線，不能準確得出a與m的關系，而乙同學作出a與

1

m

圖線是傾斜直線，得出a與

1

m

成正比，則a與m成反比．故乙同學方案更合理．
③當F不為零時，加速度仍然為零，可知實驗前未平衡摩擦力．
（2）①根據歐姆定律電路中最大電流為I_m=0.3A，為了測量的準確，故電流表應選A，電壓表應選C，
電路需要的最大電阻R_m=40Ω，而變阻器F阻值太大，故應選E．
②由上面分析知，變阻器E若是分壓式則阻值太大，故應用限流式接法，又待測電阻值遠小于電壓表內阻，電流表應用外接法，故最合適的電路是D．
故答案為：（1）①3.2；②乙，如圖．③實驗前未平衡摩擦力；
（2）①A，C，E；②D

點評：解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法以及數據的處理，對于電學實驗，掌握器材選取的原則，知道電流表內外接和滑動變阻器分壓、限流接法的區別．