Question

（I）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖所示的裝置來(lái)研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問(wèn)題．

（1）如圖甲，在保持M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制小車的質(zhì)量不變的情況下，可以探究加速度與合力的關(guān)系．
（2）在此實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開紙帶，如圖乙是在m=100g，M=1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點(diǎn)，A、B、C為過(guò)程中的三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙，則小車的加速度為

0.95

m/s²，打B點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能為E_k=

0.50J

，從開始運(yùn)動(dòng)到打擊B點(diǎn)時(shí)，繩的拉力對(duì)小車做功W=

0.51

J．（保留2位有效數(shù)字）（g=9.8m/s²）
（3）在第（2）中繩的拉力對(duì)小車做功W和小車獲得的動(dòng)能E_K不相等，請(qǐng)你舉出導(dǎo)致不等的可能原因

摩擦沒(méi)有能完全抵消或沙與沙桶的重力大于繩的拉力

（II）某同學(xué)要測(cè)定一節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．考慮到電池的內(nèi)阻太小，為便于測(cè)量    內(nèi)阻利為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路設(shè)計(jì)時(shí)可加入一個(gè)定值電阻R₀．除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，其它可供使用的實(shí)驗(yàn)器材有：
（a）電流表A₁（量程0.6A）
（b）電流表A₂（量程3A）
（c）電壓表V₁（量程3V）
（d）電壓表V₂（量程15V）
（e）定值電阻R₁（阻值1Ω、額定功率5w）
（f）定值電阻R₂（阻值10Ω，額定功率10W）
（g）滑動(dòng)變阻器R₃（阻值范圍0-10Ω、額定電流2A）
（h）滑動(dòng)變阻器R₄（阻值范圍0-100Ω、額定電流1A）
（1）請(qǐng)畫出本實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路圖
（2）本實(shí)驗(yàn)電路中，電壓表應(yīng)選擇

V₁

，電流表應(yīng)選擇

A₁

；R₀應(yīng)選擇

R₁

，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇

R₃

．（均填對(duì)應(yīng)的器材字母代號(hào)）

Answer 1

分析：Ⅰ、（2）做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；
做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在相鄰的相等時(shí)間間隔內(nèi)的位于之差是定值，△x=at²，據(jù)此求出紙帶的加速度；
（3）誤差原因在于摩擦沒(méi)有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力
Ⅱ、干電池電動(dòng)勢(shì)一般約為1.5V，以此判定電壓表量程；電流表量程、滑動(dòng)變阻器與定值電阻選擇時(shí)應(yīng)兼顧電路安全和偏轉(zhuǎn)范圍．

解答：解：（I）（2）相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔是0.1s，
由△x=aT²，
解得：a=

XBC-XAB

T2

=

(0.62-0.5155)-(0.5155-0.4205)

(0.1)2

=0.95m/s²
V_B=

xAC

2T

=

0.62-0.4205

2×0.1

=1m/s，
動(dòng)能為：E_K=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×1²=0.50J
繩對(duì)小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，W=mgh=0.1×9.8×0.5155=0.51J
（4）拉力對(duì)小車做功W和小車獲得的動(dòng)能E_K不相等，導(dǎo)致不等的可能原因是摩擦沒(méi)有能完全抵消或沙與沙桶的重力大于繩的拉力．
Ⅱ、（1）本實(shí)驗(yàn)采用伏安法測(cè)量新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．考慮到電池的內(nèi)阻太小，為便于測(cè)量?jī)?nèi)阻和為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，
將一個(gè)定值電阻R₀串聯(lián)在電路中，等效增大其內(nèi)阻，電路圖：

（2）一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)一般約為1.5V，由此知電壓表量程應(yīng)選擇3V，即V₁．
估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾歐左右，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，即A₁，
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，所以R₀應(yīng)選擇R₁，
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)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象．
所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₃ ．
故答案為：
（I）（2）0.95，0.50J，0.51J
（3）摩擦沒(méi)有能完全抵消或沙與沙桶的重力大于繩的拉力
（II）（1）如圖
（2）V₁，A₁，R₁，R₃

點(diǎn)評(píng)：1、要知道驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，要會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時(shí)速度、動(dòng)能增加量、合力的功．
2、電子元件在選擇時(shí)應(yīng)首先以元件安全為原則，然后兼顧儀表的示數(shù)波動(dòng)范圍，保證測(cè)量的方便，表針波動(dòng)范圍一般以示數(shù)能達(dá)到或者超過(guò)總量程的

1

3

為宜．