Question

(18分)
(1)在利用如圖甲所示的裝置測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)的實(shí)驗中
①以下提供的器材中不需要的是_________，還需要的器材是__________·
打點(diǎn)計時器、紙帶、復(fù)寫紙、木塊、長木板、立柱、50Hz低壓交流電源、導(dǎo)線、天平．

②若圖甲中立柱的高度是木板長度的一半，接通電源，得到如圖乙所示的紙帶．則木塊下滑的加速度為__________m／s²，木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為____________．(g取10m／s²，所有計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．由于存在系統(tǒng)誤差，動摩擦因數(shù)的測量值比真實(shí)值__________（填偏大或偏小)．
(2)某探究小組要描繪一個標(biāo)有“4V，1W”的小燈泡的R～U曲線，所供選擇的器材除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：

A．電壓表V(量程5V，內(nèi)阻約為5)	B．直流電源E(電動勢4．5V，內(nèi)阻不計)
C．電流表A1(量程150mA，內(nèi)阻約為2)	D．電流表A2(量程300mA，內(nèi)阻約為1)

E．滑動變阻器R₁(阻值0~l0)               F．滑動變阻器R₂(阻值0~200)
①實(shí)驗中要求小燈泡電壓從零逐漸增大到額定電壓，測量誤差盡可能小且方便調(diào)節(jié)，電 流表應(yīng)選用____________，滑動變阻器應(yīng)選用___________(填寫儀器符號)．請畫出該實(shí)驗的電路圖．
②根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出了R—U的圖像，如甲圖所示．由圖像可知，當(dāng)所加電壓為3．0V時，小燈泡實(shí)際消耗的電功率為_________W(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．
③小燈泡的P—U圖像及I—U圖像如圖乙所示．則小燈泡的電功率P隨電壓U變化的圖像是___________；伏安特性曲線是____________．(填“a”、“b”、“c”、“d”)

Answer 1

⑴ ①天平，刻度尺  ② 2.0；0.35；偏大  ⑵ ① A₂ ；R₁② 0.78 ③ b; c

試題分析：⑴ ①設(shè)斜面的傾角是θ，由題意知：sinθ=，
cosθ=。對木塊，由牛頓第二定律得：mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=，要測動摩擦因數(shù)，需要測出：斜面的高度h、斜面長度L、木塊的加速度a。測斜面高度與長度需要刻度尺，測加速度需要：
打點(diǎn)計時器、紙帶、復(fù)寫紙、木塊、長木板、立柱、50Hz低壓交流電源、導(dǎo)線，
因此不需要的器材是：天平，還需要的器材是：刻度尺；
②由圖乙所示紙帶可知，計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔t=0.02s×2=0.04s，由勻變速運(yùn)動的推論：△x=at²可得：加速度：a=＝2.0m/s²         
由題意知， h= ，L=2h，則動摩擦因數(shù)：μ=≈0.35，木塊運(yùn)動時，由于紙帶與打點(diǎn)計時器間存在摩擦，所測加速度偏小，動摩擦因數(shù)的測量值大于真實(shí)值；
⑵ ① 待測小燈泡為“4V，1W”，故其額定電流I==0.25A，電流表只能選擇A₂；要描繪小燈珠R_L的R～U曲線，故電壓要從0開始連續(xù)可調(diào)，故滑動變阻器采用分壓接法，而分壓接法時滑動變阻器的阻值越小越便于調(diào)節(jié)，故選R₁。小燈泡的內(nèi)阻R==16Ω＜ ，被測電阻為小電阻，電流表應(yīng)該采用外接法，描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，實(shí)驗電路圖如圖所示．

② 當(dāng)電壓為3V時，由圖可知小燈泡的電阻為11.5Ω，故此時小燈泡消耗的實(shí)際功率P=≈0.78W；
③ 根據(jù)P=UI可知I=，即P-U圖象的斜率為電流I，R-U圖象的斜率的倒數(shù)為I，由甲圖可知隨電壓的增大通過小燈泡的電流越大，b正確；
I－U圖像的斜率為電阻的倒數(shù)，由甲圖可知隨電壓的增大導(dǎo)體的電阻增大，I-U圖象的斜率隨電壓的增大而減小，c正確。