Question

（1）某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來驗證“加速度與力的關(guān)系”．把打點計時器固定在長木板上，把紙帶穿過打點計時器連在車的左端．將數(shù)字測力計固定在小車上，小車放在長木板上．在數(shù)字測力計的右側(cè)拴有一細線，細線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連，在重物的牽引下，小車在木板上加速運動，數(shù)字測力計可以直接顯示細線拉力的大小．
①采用數(shù)顯測力計測量細線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比

 

（填選項前的字母）
A．可以不用平衡摩擦力
B．直接測量小車（包括測力計）所受的拉力，可以減少誤差
C．利用此實驗裝置不用測量重物的質(zhì)量
D．重物的質(zhì)量要遠遠小于小車和數(shù)顯測力計的總質(zhì)量
②圖乙是某同學(xué)在此實驗中獲得的一條紙帶，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出．已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50H_Z，則小車運動的加速度a=

 

m/s²．
③保持小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量一定，改變鉤碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度．采用圖象法處理數(shù)據(jù)．請同學(xué)們根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出a-F圖象．
④試分析上圖中圖象不過坐標原點的原因：

 

（2）在“測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，備有如下器材：
A．干電池
B．電流表（0～0.6A、內(nèi)阻約0.1Ω）
C．靈敏電流計G（滿偏電流Ig=200μA、內(nèi)阻r_g=500Ω）
D．滑動變阻器（0～20Ω、2.0A）
E．電阻箱R
F．開關(guān)、導(dǎo)線若干
①由于沒有電壓表，需要把靈敏電流計G改裝成量程為2V的電壓表，需串聯(lián)一個阻值為

 

Ω的電阻．
②改裝后采用如圖甲所示電路進行測量，請在乙圖上完成實物連線．

③在閉合開關(guān)S前，將滑動變阻器的滑片移動
至

 

（填“a端”、“中央”或“b 端”）．
④丙圖為該實驗繪出的I₁-I₂圖線（I₁為靈敏電流計G的示數(shù)，I₂為電流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測電池的電動勢E=

 

 V，內(nèi)電阻r=

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）題關(guān)鍵是明確實驗原理，只有平衡摩擦力后細線對小車的拉力才為小車受到的合力，采用數(shù)顯測力計后可以直接讀出細線的拉力，因此不再需要測出重物的質(zhì)量，也不需要滿足重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的條件，再就是應(yīng)明確a-F圖線不過原點的含義．
（2）題的難點是根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出兩電流表之間的關(guān)系式，然后整理出

I

1

與

I

2

間的函數(shù)關(guān)系式，根據(jù)圖象求出斜率和截距，再聯(lián)立求解即可．

解答：解：（1）①采用數(shù)顯測力計測量細線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比，可以直接測量出小車（包括測力計）所受的拉力，不需要再滿足重物的質(zhì)量要遠遠小于小車和數(shù)顯測力計的總質(zhì)量的條件，也不需要測量重物的質(zhì)量，從而減少了實驗的系統(tǒng)誤差，故BC正確，D錯誤，
但仍需要平衡摩擦力，否則細線拉力就不是小車受到的合力，故A錯誤．
②取計數(shù)點2到6研究，

S

1

=（2.14+2.53）cm=4.67cm，

S

2

=（2.92+3.31）cm=6.23cm，t=2×0.1s=0.2s，由△S=a

t

2

得a=

S   2 -S   1

t 2

=0.39m/

s

2

③根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出a-F圖象如圖所示，

④由圖象知當拉力不為零時加速度a=0小車仍未動，說明實驗時沒有平衡摩擦力或木板的傾角太小．
（2）①根據(jù)歐姆定律有U=

I

g

．（

r

g

+R），解得R=9500Ω，即需串聯(lián)一個阻值為9500Ω的電阻．
②實物連線如圖

③閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動變阻器的滑動片運動a端，以使電路中的電流最小而保護電流表．
④根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=（

I

1

+

I

2

）r+

I

1

．（

r

g

+R），可

I

1

=-

r

r +r   g +R

．I

2

+

E

r +r   g +R

，根據(jù)圖象求出縱軸截距為147μA，

E

r +r   g +R

=147

×10

-6

A，圖象斜率大小為K=80

×10

-6

，即

r

r +r   g +R

=80

×10

-6

，兩式聯(lián)立解得r=0.80Ω（0.80～0.87均可），E=1.47V（1.46～1.49均可）
故答案為（1）①BC，②0.39 ③如圖，④沒有平衡摩擦力或木板的傾角太小．
        （2）①9500，②如圖，③a端，④1.47V（1.46～1.49均可），0.80Ω（0.80～0.87均可）．

點評：求解實驗題的關(guān)鍵是明確實驗原理，在遇到需要根據(jù)圖象求解的問題時，要先根據(jù)物理規(guī)律寫出表達式，再整理出縱軸物理量與橫軸物理量間的函數(shù)式，并由圖象求出斜率和截距，解方程即可．