Question

Ⅰ、某同學(xué)為估測(cè)摩托車在水泥路上行駛時(shí)所受的牽引力，設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)：將輸液用500ml的玻璃瓶裝適量水后，連同輸液管一起綁在摩托車上，調(diào)節(jié)輸液管的滴水速度，剛好每隔1.00s滴一滴．該同學(xué)騎摩托車，先使之加速至某一速度，然后熄火，讓摩托車在同一路面上沿直線滑行．如圖1為某次實(shí)驗(yàn)中水泥路面上的部分水滴（左側(cè)為起點(diǎn)）設(shè)該同學(xué)質(zhì)量為50kg，摩托車質(zhì)量為150kg，g=10m/s²．根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可估算（空氣阻力不計(jì)，保留三位有效數(shù)字）

①騎摩托車加速時(shí)的加速度大小為

3.79m/

s

2

，
②摩托車加速時(shí)的牽引力大小為

796N

．
Ⅱ、在“測(cè)量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）已知電阻絲的電阻約為10Ω，現(xiàn)備有下列器材供測(cè)量該電阻絲的電阻時(shí)選用，應(yīng)選用的器材有

ACFGH

（只填代號(hào)）
A、量程是0～0.6A，內(nèi)阻是0.5Ω的電流表
B、量程是0～3A，內(nèi)阻是0.1Ω的電流表
C、量程是0～3V，內(nèi)阻是6KΩ的電壓表
D、量程是0～15V，內(nèi)阻是30KΩ的電壓表
E、阻值為0～1KΩ，額定電流為0.5A的滑動(dòng)變阻器
F、阻值為0～20Ω，額定電流為2A的滑動(dòng)變阻器
G、蓄電池（6V）
H、開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干
（2）請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)電路，并連接好如圖2的電路實(shí)物圖；
（3）實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：
①首先他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，用螺旋測(cè)微器在金屬絲不同位置測(cè)出金屬絲的直徑d各三次求平均值．
某次示數(shù)如圖3所示．金屬絲的直徑是

0.200

mm．
②用毫米刻度尺測(cè)量

接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線

的長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l．
③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路，
④閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)

滑動(dòng)變阻器

，使電流表和電壓表有合適的示數(shù)，讀出并記下這組數(shù)據(jù)．
⑤改變滑動(dòng)變阻器的滑鍵位置，重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)出6組數(shù)據(jù)，并記錄在表格中．
⑥斷開(kāi)電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值．
（4）試用測(cè)得的R、l、d值寫出電阻率計(jì)算表達(dá)式：

ρ=

πd2R

4l

Answer 1

分析：求平均加速度用△x=a

t

2

時(shí)△x的求法，要先進(jìn)行電路估算來(lái)選擇實(shí)驗(yàn)器材，注意電流表內(nèi)外接法的選擇方法以及滑動(dòng)變阻器分壓和限流的選擇方法．

解答：解：Ⅰ①加速時(shí)，由△x=a

t

2

得a=

△x

t 2

=

(12.11+15.89)-(4.52+8.31)

4

m/

s

2

=3.79 m/s²
  ②減速時(shí)，加速度

a

′

=

△x

t 2

=

(10.17+9.98)-(9.79+9.61)

4

=0.188m/

s

2

，由牛頓第二定律得阻力f=m

a

′

    （1）
加速時(shí)由牛頓第二定律得F-f=ma      （2）
聯(lián)立（1）（2）并將數(shù)值代入求得F=796N．
Ⅱ（1）根據(jù)題意電路中最大電流

I

m

=

E

R

=

6

10

=0.6A，故電流表應(yīng)選A，顯然電壓表應(yīng)選C，根據(jù)電流表0.2≤

E

R+r

≤0.4，得電路電阻范圍15Ω≤R≤3Ω，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選限流式接法，變阻器應(yīng)選F，當(dāng)然還應(yīng)選G、H．即應(yīng)選ACFGH．
（2）因待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，故電流表應(yīng)用外接法，變阻器應(yīng)用限流式，實(shí)物圖如圖所示，

（3）①螺旋測(cè)微器讀數(shù)為d=20.0×0.01mm=0.200mm     
     ②用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度  
     ④應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表和電壓表有合適的示數(shù)
（4）由電阻定律R=

ρL

S

及S=

1

4

πd

2

，聯(lián)立可得ρ=

πd2R

4l

故答案為Ⅰ①3.79m/

s

2

，②796N
Ⅱ（1）ACFGH
  （2）如圖．
 （3）①0.200  ②接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線．④滑動(dòng)變阻器．
  （4）ρ=

πd2R

4l

點(diǎn)評(píng)：掌握用“二分法”求平均加速度的方法，掌握電路器材的選擇方法，以及電流表內(nèi)外接法的選擇接法和滑動(dòng)變阻器分壓和限流的選擇方法．