Question

（I）某同學(xué)查資料得知：彈簧的彈性勢(shì)能僅與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關(guān)，并且與形變量的平方成正比．為了檢驗(yàn)此結(jié)論的正確性，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
a）取一根輕質(zhì)彈簧和一根內(nèi)徑略大的直玻璃管，將玻璃管固定的水平桌面上，將彈簧插入玻璃管并固定一端，如圖所示．
b）將小鋼球放入玻璃管，輕推小球，使彈簧壓縮到某一位置后，測(cè)出彈簧的壓縮量x．c）然后突然撤去外力，小球沿水平方向彈出落在地面上．記錄小球的落地位置．
d）保持彈簧壓縮量不變，重復(fù)10次上述操作，從而確定小球的平均落點(diǎn)，測(cè)得小鋼球的水平射程s．
e）多次改變彈簧的壓縮量x的數(shù)值x₁、x₂、x₃…，重復(fù)以上步驟，測(cè)得小鋼球的多組水平射程s₁、s₂、s₃…．

請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：
①在實(shí)驗(yàn)中，“保持彈簧壓縮量不變，重復(fù)10次上述操作，從而確定小球的平均落點(diǎn)”的目的是為了減小

偶然誤差

（填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”）．
②若要測(cè)量小鋼球的水平射程s，除圖中畫(huà)出的取材以外，還必須選取的實(shí)驗(yàn)器材是

BDE

A．秒表         B．刻度尺        C．螺旋測(cè)微器   D．白紙         E．復(fù)寫(xiě)紙
③該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果，作出了彈簧形變量x與小鋼球水平射程s的s-x圖象，并根據(jù)能量守恒定
律推導(dǎo)出了E_p與水平射程s的關(guān)系式：E_p=

mgs2

4k

，（式中h是開(kāi)始時(shí)小球離地面的高度）．據(jù)此他推斷
出彈簧的彈性勢(shì)能E_p與x²成正比，他從E_p∝s²得到E_p∝x²的理由是

由圖象可看出s與x成正比，故E_p與x²成正比

．

（II）（10分）用右圖所示的電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)選成短路，電路中用一定值電阻R₀起保護(hù)作用．除電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：
A．量程0-3V的電壓表
B．量程0-15V的電壓表
C．量程0-0.6A的電流表
D．量程0-3A的電流表
E．（阻值3Ω、額定功率5W）的定值電阻
F．（阻值10Ω、額定功率10W）的定值電阻
G．（阻值范圍0-10Ω、額定電流2A）的滑動(dòng)變阻器
H．（阻值范圍0-100Ω、額定電流1A）的滑動(dòng)變阻器
（1）要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的應(yīng)選擇

3

V，電流表的應(yīng)選擇

C

； R₀應(yīng)選擇

E

，R應(yīng)選擇

G

．（用選項(xiàng)字母符號(hào)表示）
（2）引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是

由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電池實(shí)際輸出電流小．

．

Answer 1

分析：1、（1）多次實(shí)驗(yàn)的目的是減小偶然誤差．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理需要測(cè)量小球的水平位移和彈簧的形變量，利用白紙和復(fù)寫(xiě)紙記錄小球的落地點(diǎn)．故還需要刻度尺、白紙和復(fù)寫(xiě)紙．
（3）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)械能守恒和平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行數(shù)學(xué)歸納推導(dǎo)，可以得出結(jié)論．
2、（1）由歐姆定律估算電路中的電流，根據(jù)安全及準(zhǔn)確性原則可選出電流表及電壓表；根據(jù)電源內(nèi)阻的大小可判斷保護(hù)電阻的大小，及滑動(dòng)變阻器的阻值大小；
（2）分析電路中的各電表的特點(diǎn)，找出其產(chǎn)生的作用，即可得出誤差產(chǎn)生的原因．

解答：解：1、（1）在實(shí)驗(yàn)中，“保持彈簧壓縮量不變，重復(fù)10次上述操作，從而確定小鋼球的平均落點(diǎn)”的目的是為了減小偶然誤差
（2）利用刻度尺測(cè)量小球的水平位移和彈簧的形變量，利用白紙和復(fù)寫(xiě)紙記錄小球的落地點(diǎn)．故還需要刻度尺、白紙和復(fù)寫(xiě)紙．
故選BDE
（3）由圖象可看出s與x成正比，故E_p與x²成正比
2、（1）由于電源是一節(jié)干電池（1.5V），所選量程為3V的電壓表；估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾Ω左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0.6A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會(huì)使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，取0～10Ω能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0～100Ω會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象．
（2）關(guān)于系統(tǒng)誤差一般由測(cè)量工具和所造成測(cè)量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小．本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測(cè)量值小，造成E_測(cè)＜E_真，r_測(cè)＜r_真．
故答案為：I①偶然
②BDE③由圖象可看出s與x成正比，故E_p與x²成正比
II．（1）A  C  E  G
（2）由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電池實(shí)際輸出電流小．

點(diǎn)評(píng)：1、本題借助于平拋運(yùn)動(dòng)以及數(shù)學(xué)推導(dǎo)考查了彈性勢(shì)能和彈性形變量之間的關(guān)系，是考查知識(shí)綜合應(yīng)用、公式理論推導(dǎo)的好題．
2、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇是考試中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，在學(xué)習(xí)中要注意掌握好其安全、準(zhǔn)確的原則；同時(shí)注意滑動(dòng)變阻器的電路中的應(yīng)用規(guī)律．