Question

本題共18分，其中（1）問8分，（2）問10分
（1）某同學利用如圖圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其實驗的部分原理是利用平拋運動的知識．那么：
①實驗中必須要求的條件是

 

．
A．弧形斜槽必須盡可能的光滑
B．弧形斜槽末端的切線必須水平
C．必須測量出小球的質量m，
D．小球每次必須從同一高度處滾下

②實驗中測得弧形斜槽末端離地面的高度為H，將鋼球從斜槽的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距弧形斜槽末端的水平距離為s．則當s²與H、h的理論關系滿足s²=

 

時，小球的機械能守恒．
③實驗中，該同學發現實驗結果不滿足理論計算得到的s²-h關系，該同學認為出現這一結果的原因除了摩擦和空氣阻力等外，還有一個原因可能是小球的大小，因此又用游標卡尺測了小球的直徑，其結果如圖圖乙所示．關于該同學認為“小球的大小”對結果有影響的分析，你認為正確嗎？

 

．（不需說明理由），小球的直徑為

 

mm．
（2）（10分）某同學為了測量一個在不同電壓下工作時的電熱器R_x的阻值，已知電熱器的額定電壓為12V．在實驗結束后，該同學記錄的測量數據如下：

U/V	0	1.0	2.2	3.0	5.0	8.0	10.0	12.0
I/A	0	0.08	0.15	0.20	0.30	0.40	0.45	0.50

請根據上述信息完成下列問題：
①（2分）除電熱器外，實驗室里還給該同學提供了如下器材供選擇：
A．電流表（0～3A，0.1Ω）
B．電流表（0～0.6A，10Ω）
C．電壓表（0～3V，1kΩ）         D．電壓表（0～1 5V，30kΩ）
E．滑動變阻器（0～10Ω，0.3A）    F．滑動變阻器（0～l0Ω，2A）
G．輸出電壓為l6V的學生電源，H．導線、開關．那么該同學選擇使用的器材是：

 

．（填序號）
②（4分）在虛線框內畫出實驗電路圖．
③（4分）在圖圖丙中的坐標紙上作出U-I圖象．并根據圖象說明電熱器的電阻大小隨電壓變化的關系

 

．

Answer 1

分析：（1）根據兩點選擇條件：1、本實驗是為了驗證機械能守恒定律，應盡可能減小阻力．2、要利用平拋運動知識測量速度．
根據原理分析s²與H、h的理論關系．
（2）根據電流、電壓的范圍選擇電表的量程．電路分為測量電路和調節電路兩部分：測量電路要減小誤差，力求精確．調節電路使用變阻器，由題給數據應采用分壓式．

解答：解：（1）①本實驗是為了驗證小球從弧形斜槽滾下過程機械守恒，必須滿足守恒條件：只有重力做功，因此要減小阻力．故弧形斜槽必須盡可能的光滑．
         要利用平拋運動測量速度，弧形斜槽末端的切線必須水平．
         ②由mgh=

1

2

mv2，v=

s

2H g

，代入得到S²=4Hh 
         ③平拋運動物體只受重力，實驗時應可盡可能減小阻力，小球的大小影響空氣阻力大小．故該同學的分析是正確的．
          游標卡尺測出小球的直徑D=20.15mm
     （2）①由實驗數據可知：電壓最大值12.0V，電流最大值0.50A，故選擇器材是BDFGH．
          ②電壓、電流從0開始測量，滑動變阻器接成分壓式．
            由題給數據，電熱器的電阻大約10Ω左右，采用電流表外接法．電路圖如下．
          ③圖線的斜率等于電阻，斜率增大，可見，電熱器的電阻大小隨電壓的增大而增大．
故答案是：（1）①AB；   ②4Hh    ③正確；20.15mm．
          （2）①BDFGH   ②如圖（甲）．③如圖（乙），電熱器的電阻大小隨電壓的增大而增大．

點評：本題中，電熱器是非線性元件，電阻R=

U

I

≠

△U

△I

．往往根據電壓、電流的測量范圍確定電表的量程．