Question

（1）某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图1，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W，当用2条、3条…，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

①除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和

 

②木板倾斜的目的是为了

 

③物理量数据次数
下面是本实验的数据记录表，

	橡皮筋 做功	10个间隔距离 x（m）	10个间隔时间 T（s）	小车获得速度 vn（m/s）	小车速度的平方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

从理论上讲，橡皮筋做的功W_n和物体速度v_n变化的关系应是W_n∝

 

．请运用表中测定的数据在图2所示的坐标系中作出相应的图象，并验证理论的正确性．
（2）．有以下的可供选用的器材及导线若干条，要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流．
A．待测电流表A₀：满偏电流约为700～800μA、内阻约100Ω，已知表盘刻度均匀、总格数为N．
B．电流表A：量程0.6A、内阻0.1Ω．
C．电压表V：量程3V、内阻3kΩ．
D．电压表V：量程15V、内阻5kΩ
E．滑动变阻器R：最大阻值200Ω．
F．电源E：电动势约3V、内阻约1.5Ω．
G．开关S一个．
①根据你的测量需要，电压表V”中应选择

 

．（只需填写序号即可）
②在虚线框内（图3）画出你设计的实验电路图．
③测量过程中，测出多组数据，其中一组数据中待测电流表A₀的指针偏转了n格，可算出满偏电流I_Amax=

 

，式中除N、n外，其他字母符号代表的物理量是

 

．

Answer 1

分析：（1）①打点计时器是应该选用交流电源；②实验之前要先平衡摩擦力；③根据动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以W与v²成正比，用描点法作出图象．
（2）通过对题目的分析，找出实验中可能的实验原理； 则由原理可以得出实验的原理图； 分析各表在电路中的作用可以选出所用仪器；
根据实验的原理及电路图根据串并联电路的规律可求得转过n格时的电流值．

解答：解：（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和交流电源．
（2）木板倾斜的目的是为了平衡摩擦力．
（3）由动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以W与v²成正比，即

W_n∝v_n²，根据表中实验数据，应用用描点法作图，图象如图所示；由图象可得：
误差容许的范围内，图象是经过原点的直线，说明Wn与v_n²成正比．
（2）①由题意需要求出的是电流表A₀的满偏电流，故应通过串联的方式测出，但电流表的最大量程0.6A，和待测电流表相差太多，故无法使用，电压表的电流最大为Im=

3V

3000Ω

=1000μA，故可以用电压表代替电流表使用； 
②测量中将电压表与待测电阻串联，因滑动变阻器的电阻只有200Ω，而电压表内阻达到3000Ω，用限流接法无法完成实验，故可以采用分压接法；电路如图所示；
③电压表与电流表串联，则两表中的电流相等，则由电压表可求得电流值为：

U

RV

，而待测电流表刻度均匀，故有满偏电流：

N

n

?

U

Rv

，其中U为电压表读数，R_v为电压表内阻；
故答案为：
（1）①交流电源（或电源）；②平衡摩擦力；③

v

2 n

作图：要求明确标注坐标轴的物理量，合理设置标度，并用尺规作图，所作图线应通过原点，
在误差容许的范围内，图象是经过原点的直线，说明Wn与v_n²成正比．
（2）①C  ②电路如图所示． ③

N

n

?

U

Rv

，U为电压表读数，R_v为电压表内阻．

点评：1小题涉及打点计时器的工作原理和探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析即可．
2小题现在对于实验的考查侧重于考查学生的理解，故在解题中要注意分析题意，找出实验的原理才能正确的解答．