Question

（1）某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化關系”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，還需要導線、開關、刻度尺和

 

②木板傾斜的目的是為了

 

③物理量數據次數
下面是本實驗的數據記錄表，

	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變化的關系應是W_n∝

 

．請運用表中測定的數據在圖2所示的坐標系中作出相應的圖象，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、內阻約100Ω，已知表盤刻度均勻、總格數為N．
B．電流表A：量程0.6A、內阻0.1Ω．
C．電壓表V：量程3V、內阻3kΩ．
D．電壓表V：量程15V、內阻5kΩ
E．滑動變阻器R：最大阻值200Ω．
F．電源E：電動勢約3V、內阻約1.5Ω．
G．開關S一個．
①根據你的測量需要，電壓表V”中應選擇

 

．（只需填寫序號即可）
②在虛線框內（圖3）畫出你設計的實驗電路圖．
③測量過程中，測出多組數據，其中一組數據中待測電流表A₀的指針偏轉了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打點計時器是應該選用交流電源；②實驗之前要先平衡摩擦力；③根據動能定理可知，合外力做的功應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；
根據實驗的原理及電路圖根據串并聯電路的規律可求得轉過n格時的電流值．

解答：解：（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、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，根據表中實驗數據，應用用描點法作圖，圖象如圖所示；由圖象可得：
誤差容許的范圍內，圖象是經過原點的直線，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，故應通過串聯的方式測出，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，因滑動變阻器的電阻只有200Ω，而電壓表內阻達到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，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，R_v為電壓表內阻；
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，合理設置標度，并用尺規作圖，所作圖線應通過原點，
在誤差容許的范圍內，圖象是經過原點的直線，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，R_v為電壓表內阻．

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系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可．
2小題現在對于實驗的考查側重于考查學生的理解，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．