Question

（1）興趣小組為測(cè)一遙控電動(dòng)小車的額定功率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①用天平測(cè)出電動(dòng)小車的質(zhì)量為0.40kg；
②將電動(dòng)小車、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按圖1所示安裝；
③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（其打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s）；
④使電動(dòng)小車以額定功率加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度一段時(shí)間后關(guān)閉小車電源，待小車靜止時(shí)再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（設(shè)小車在整個(gè)過程中所受的阻力恒定）．°
在上述過程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打的部分點(diǎn)跡記錄了小車停止之前的運(yùn)動(dòng)情況，如圖2所示．
請(qǐng)你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：
①該電動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的最大速度為______m/s；
②該電動(dòng)小車關(guān)閉電源后的加速度大小為______m/s²；
③該電動(dòng)小車的額定功率為______W．

（2）影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減少．某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的線狀元件Z做實(shí)驗(yàn)，測(cè)量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律．
①為完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)連接如圖的實(shí)物．
②實(shí)驗(yàn)測(cè)得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如下表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷元件Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？答：______．

U/V		0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50	1.60
I/A		0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.80	3.20

③把元件Z接入如圖所示的電路中，當(dāng)電阻R的阻值為R₁=2Ω時(shí)，電流表的讀數(shù)為1.25A；當(dāng)電阻R的阻值為R₂=3.6Ω時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.80A．結(jié)合上表數(shù)據(jù)，求出電池的電動(dòng)勢(shì)為______V，內(nèi)阻為______Ω．（不計(jì)電流表的內(nèi)阻）

（3）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究小燈泡的電流與電壓的關(guān)系．可用的器材如下：電源（電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻1Ω）、電鍵、滑動(dòng)變阻器（最大阻值20Ω）、電壓表、電流表、小燈泡、導(dǎo)線若干．
①實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，得到了小燈泡的U-I圖象如圖a所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而______（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②根據(jù)圖a，在圖b中把缺少的導(dǎo)線補(bǔ)全，連接成實(shí)驗(yàn)的電路（其中電流表和電壓表分別測(cè)量小燈泡的電流和電壓）．
③若某次連接時(shí)，把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間，合上電鍵，任意移動(dòng)滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，則此時(shí)的電路中，小燈泡可能獲得的最小功率是______W．（電壓表和電流表均視為理想電表）

Answer 1

【答案】分析：（1）最后勻速的速度便是小車以額定功率運(yùn)動(dòng)的最大速度，由此根據(jù)紙帶可求出小車最大速度；利用逐差法即△x=aT²可求出小車的加速度大小；小車在摩擦力力作用下減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可求出摩擦力的大小，當(dāng)小車達(dá)到額定功率時(shí)有：P=Fv=fv_m，據(jù)此可求出額定功率大小．
（2）本題要描繪伏安特性曲線，電壓應(yīng)該從零開始連續(xù)變化，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；而該電阻較小，故應(yīng)該采用安培表外接法，由此可正確連接實(shí)物圖，注意連接實(shí)物圖要注意線不可交叉，同時(shí)要注意電表的正、負(fù)接線柱不要接反；根據(jù)電阻的定義，隨電壓的增加，電阻減小，故是半導(dǎo)體；根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動(dòng)勢(shì)等于各部分電勢(shì)降低之和，有E=Ir+U_z+U_R；
然后根據(jù)表格得到兩組半導(dǎo)體兩端電壓值，最后代入上式求解即可．
（3）由圖可知，電壓增大，電流增大，溫度升高，電阻變大；由圖a可知，電壓從零開始調(diào)節(jié)的，因此滑動(dòng)變阻器采用的是分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表需要外接，由此可正確連接實(shí)物圖；若任意移動(dòng)滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，說明滑動(dòng)變阻器連成限流接法，當(dāng)滑動(dòng)變阻器串入電路中的電阻最大即20Ω時(shí)，燈泡功率最小．
解答：解：（1）①根據(jù)紙帶可知，當(dāng)所打的點(diǎn)點(diǎn)距均勻時(shí)，表示物體勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度最大，故有：
②從右端開始取六段位移，根據(jù)逐差法有：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²，有：
x₆-x₃=3a₁T²  ①
x₅-x₂=3a₂T²      ②
x₄-x₁=3a₃T²       ③
由①②③得：=
其中T=0.04s，代入數(shù)據(jù)解得：a=-2.0m/s²，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反．
③根據(jù)牛頓第二定律有：f=ma，將m=0.4kg代人得：f=0.84N．
當(dāng)汽車達(dá)到額定功率，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=f，P=Fv=fv_m，
代人數(shù)據(jù)解得P=1.2W．
故答案為：1.5   2.0  1.2．
（2）①本題要描繪伏安特性曲線，電壓應(yīng)該從零開始連續(xù)變化，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；而該電阻較小，故應(yīng)該采用安培表外接法，故具體實(shí)物圖如下所示：

②根據(jù)電阻的定義，隨電壓的增加，電阻減小，故是半導(dǎo)體．
故答案為：半導(dǎo)體．
③根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動(dòng)勢(shì)等于各部分電勢(shì)降低之和，有：
E=Ir+U_z+U_R
當(dāng)電阻R的阻值為R₁=2Ω時(shí)，電流表的讀數(shù)為1.25A，故半導(dǎo)體兩端電壓為1.00V，即：
E=1.25×r+1.00+1.25×2
當(dāng)電阻R的阻值為R₂=3.6Ω時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.80A，故半導(dǎo)體兩端電壓為0.8V，即：
E=0.8r+0.8+0.8×3.6
解得：E≈4.6V，r=1.1Ω
故答案為：4.6，1.1．
（3）①由圖可知，電壓增大．電流增大，溫度升高，電阻變大．
故答案為：增大．
②由圖a可知，電壓從零開始調(diào)節(jié)的，因此滑動(dòng)變阻器采用的是分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表需要外接，由此可正確連接實(shí)物圖如圖所示：

③若任意移動(dòng)滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，說明滑動(dòng)變阻器連成限流接法，當(dāng)滑動(dòng)變阻器串入電路中的電阻最大即20Ω時(shí)，此時(shí)電路為一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為1Ω的電源與一個(gè)燈泡和20Ω的電阻串聯(lián)，結(jié)合圖（a）可知，當(dāng)電流為I=0.13A時(shí)，燈泡電壓為0.23V，此時(shí)滿足：E=U_燈+U_R+U_內(nèi)，故此次燈泡實(shí)際消耗的功率為：P=UI=0.23×0.13≈0.030W（也可以將電源內(nèi)阻忽略進(jìn)行計(jì)算）
故答案為：0.030～0.034．
點(diǎn)評(píng)：（1）本題考查了功、功率問題在實(shí)際中應(yīng)用，知道在平直路面行駛的車子，功率一定，當(dāng)牽引力與阻力相等時(shí)，速度最大．
（2）本題涉及到滑動(dòng)變阻器的接法選擇、安培表內(nèi)接與外接法的選擇、閉合電路歐姆定律、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等知識(shí)點(diǎn)，關(guān)鍵要熟悉電學(xué)測(cè)量中誤差的來源和減小方法，以及會(huì)用閉合電路歐姆定律解決問題．
（3）本題是考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的連接實(shí)物圖、電路故障分析、識(shí)圖、求功率等內(nèi)容，是一道實(shí)驗(yàn)綜合題，所考查內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)的常考內(nèi)容，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，應(yīng)熟練掌握，尤其注意電功率的計(jì)算和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是看圖得出數(shù)據(jù)．