Question

（2013·天津河東二模，9題）(2)某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來測量勻加速直線運動的加速度。滑塊上的左右兩端各有一個完全一樣的遮光板，若光線被遮光板遮擋，光電傳感器會輸出高電平�；瑝K在細線的牽引下向左加速運動，遮光板l、2分別經過光電傳感器時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電平隨時間變化的圖像。

①實驗前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上，輕推滑塊，則圖乙中的t₁、t₂、t₃、t₄間滿足關系           則說明氣墊導軌已經水平。

②如圖丙所示，用游標卡尺測量遮光板的寬度d=     mm。掛上鉤碼后，將滑塊由如圖甲所示位置釋放，通過光電傳感器和計算機得到的圖像如圖乙所示，若t₁、t₂、t₃、t₄和d已知，則遮光板1和遮光板2在經過光電傳感器過程中的平均速度分別為        、         。(用已知量的字母表示)

③在②情況下，滑塊運動的加速度a=        ．(用已知量的字母表示)

(3)為了測一個自感系數很大的線圈L的直流電阻R_L，實驗室提供以下器材：

(A)待測線圈L(阻值約為2，額定電流2A)

    (B)電流表A₁(量程0．6A，內阻r₁=0．2)

    (C)電流表A₂(量程3．0A，內阻r₂約為0．2)

    (D)滑動變阻器R₁(0～l 0)

    (E)滑動變阻器R₂(0～l k)

    (F)定值電阻R₃=10

    (G)定值電阻R₄=100

    (H)電源(電動勢E約為9V，內阻很小)

    (I)單刀單擲開關兩只S₁、S₂，導線若干。

要求實驗時，改變滑動變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內測得多組A_l表和A₂表的讀數I₁、I₂，然后利用給出的I₂-I₁圖象(如圖所示)，求出線圈的電阻R_L。

①實驗中定值電阻應選用        ，滑動變阻器應選用         。

②請你畫完方框中的實驗電路圖。

③實驗結束時應先斷開開關        。

④由I₂-I₁圖象，求得線圈的直流電阻R_L=     

Answer 1

【答案】

【解析】 (2)實驗前需要平衡摩擦力，要求不掛鉤碼時滑塊做勻速運動，則兩遮光板的擋光時間相等，有。

游標卡尺的主尺讀數為10mm，游標尺上第15個刻度和主尺上某一刻度對齊，游標讀數為0.05×15mm=0.75mm，所以最終讀數為：主尺讀數+游標尺讀數=10mm+0.75mm=10.75mm.

遮光板1和遮光板2在經過光電傳感器過程中的平均速度等于各自擋光時間中間時刻的瞬時速度，由勻變速直線運動的速度公式可知，進而可解得加速度a。

(3)①待測電阻額定電壓U=IR=2×2=4V，因電流表內阻為定值，應將與定值電阻串聯，根據歐姆定律有R==6.7Ω，故定值電阻應選，從圖象可知電流從零逐漸增大，故滑動變阻器應用分壓式接法，故應選阻值小的變阻器．
②根據歐姆定律可知電路圖如圖所示．
③為防止發生斷電自感現象而損壞，實驗結束時應先斷開開關S₂．  
④根據歐姆定律有，變形為，由圖象求出其斜率K=6，可解出=2.04Ω .