Question

（1）某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實驗，如圖1，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W，當用2條、3條…，完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．

①除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和

 

②木板傾斜的目的是為了

 

③物理量數(shù)據(jù)次數(shù)
下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，

	橡皮筋 做功	10個間隔距離 x（m）	10個間隔時間 T（s）	小車獲得速度 vn（m/s）	小車速度的平方vn2（m/s）2
1	W	0.2880	0.2	1.44	2.07
2	2W	0.4176	0.2	2.09	4.36
3	3W	0.4896	0.2	2.45	5.99
4	4W	0.5904	0.2	2.95	8.71
5	5W	0.6480	0.2	3.24	10.50

從理論上講，橡皮筋做的功W_n和物體速度v_n變化的關(guān)系應(yīng)是W_n∝

 

．請運用表中測定的數(shù)據(jù)在圖2所示的坐標系中作出相應(yīng)的圖象，并驗證理論的正確性．
（2）．有以下的可供選用的器材及導(dǎo)線若干條，要求盡可能精確地測量出待測電流表的滿偏電流．
A．待測電流表A₀：滿偏電流約為700～800μA、內(nèi)阻約100Ω，已知表盤刻度均勻、總格數(shù)為N．
B．電流表A：量程0.6A、內(nèi)阻0.1Ω．
C．電壓表V：量程3V、內(nèi)阻3kΩ．
D．電壓表V：量程15V、內(nèi)阻5kΩ
E．滑動變阻器R：最大阻值200Ω．
F．電源E：電動勢約3V、內(nèi)阻約1.5Ω．
G．開關(guān)S一個．
①根據(jù)你的測量需要，電壓表V”中應(yīng)選擇

 

．（只需填寫序號即可）
②在虛線框內(nèi)（圖3）畫出你設(shè)計的實驗電路圖．
③測量過程中，測出多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表A₀的指針偏轉(zhuǎn)了n格，可算出滿偏電流I_Amax=

 

，式中除N、n外，其他字母符號代表的物理量是

 

．

Answer 1

分析：（1）①打點計時器是應(yīng)該選用交流電源；②實驗之前要先平衡摩擦力；③根據(jù)動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，用描點法作出圖象．
（2）通過對題目的分析，找出實驗中可能的實驗原理； 則由原理可以得出實驗的原理圖； 分析各表在電路中的作用可以選出所用儀器；
根據(jù)實驗的原理及電路圖根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可求得轉(zhuǎn)過n格時的電流值．

解答：解：（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和交流電源．
（2）木板傾斜的目的是為了平衡摩擦力．
（3）由動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，即

W_n∝v_n²，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用用描點法作圖，圖象如圖所示；由圖象可得：
誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點的直線，說明Wn與v_n²成正比．
（2）①由題意需要求出的是電流表A₀的滿偏電流，故應(yīng)通過串聯(lián)的方式測出，但電流表的最大量程0.6A，和待測電流表相差太多，故無法使用，電壓表的電流最大為Im=

3V

3000Ω

=1000μA，故可以用電壓表代替電流表使用； 
②測量中將電壓表與待測電阻串聯(lián)，因滑動變阻器的電阻只有200Ω，而電壓表內(nèi)阻達到3000Ω，用限流接法無法完成實驗，故可以采用分壓接法；電路如圖所示；
③電壓表與電流表串聯(lián)，則兩表中的電流相等，則由電壓表可求得電流值為：

U

RV

，而待測電流表刻度均勻，故有滿偏電流：

N

n

?

U

Rv

，其中U為電壓表讀數(shù)，R_v為電壓表內(nèi)阻；
故答案為：
（1）①交流電源（或電源）；②平衡摩擦力；③

v

2 n

作圖：要求明確標注坐標軸的物理量，合理設(shè)置標度，并用尺規(guī)作圖，所作圖線應(yīng)通過原點，
在誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點的直線，說明Wn與v_n²成正比．
（2）①C  ②電路如圖所示． ③

N

n

?

U

Rv

，U為電壓表讀數(shù)，R_v為電壓表內(nèi)阻．

點評：1小題涉及打點計時器的工作原理和探究功與速度變化關(guān)系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可．
2小題現(xiàn)在對于實驗的考查側(cè)重于考查學(xué)生的理解，故在解題中要注意分析題意，找出實驗的原理才能正確的解答．