Question

（Ⅰ）物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了“探究重力做功和物體動能變化間的定量關系”，我們提供了如圖的實驗裝置．
（1）某同學根據所學的知識結合右圖設計一個本實驗情景的命題：如圖所示，設質量為m（已測定）的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發生的位移s，通過光電門時的速度v，試探究外力做的功mgs與小球動能變化量

1

2

mv2的定量關系．
（2）某同學根據上述命題進行如下操作并測出如下數據．
①用天平測定小球的質量為0.50kg；
②用

游標卡尺

 測出小球的直徑為10.0mm；（選填：刻度尺，游標卡尺，螺旋測微器）
③用刻度尺測出電磁鐵下端到

光電門

的距離為80.40cm；
④電磁鐵先通電，讓小球

吸在電磁鐵下端

．
⑤讓電磁鐵斷電，小球自由下落．
⑥在小球經過光電門時間內，計時裝置記下小球經過光電門所用時間為2.50×10^-3s．
⑦計算得出重力做的功為4.02J，小球動能變化量為

4.00

J．（g取10m/s²，結果保留三位有效數字）
（3）試根據在（2）中條件下做好本實驗的結論：

在誤差允許范圍內外力做功與動能變化量相等

．
（Ⅱ）某同學使用如下圖A所示器材測定小燈泡在不同電壓下的阻值，已知小燈泡標有“9V，4.5W“字樣，備選滑動變阻器有二種規格，R₁標有”5Ω，2A”R₂標有”100Ω，2A”現要求小燈泡兩端電壓從零開始，并能測量多組數據．

（1）為使操作更為方便，滑動變阻器應選用

R₁

（選填R₁，R₂）
（2）將圖中的實物圖補充完整，使其能盡量準確地測量小燈泡的阻值．
（3）本實驗操作時應閉合開關，移動滑動變阻器滑片，使小燈泡電流

從小到大

（選填”從小到大”或”從大到小”）變化，讀取數據．若某同學選用15V量程電壓表進行測量示數如圖B所示，此時示數為

8.5V

（4）圖C為某同學根據實驗數據做出的一根I-U圖線，從圖中可以求出小燈泡正常工作時的阻值大小為

16.4Ω

，（保留三位有效數字）此阻值比小燈泡的實際阻值偏

小

．（選填“大”或“小”）

Answer 1

分析：Ⅰ探究重力做功與動能變化的關系，用游標卡尺測出小球直徑，由平均速度公式求小球經過光電門時的速度，由動能的計算公式求出小球的動能；先接通電源讓電磁鐵吸住小球，然后斷開開關，讓小球自由下落，用刻度尺測出小球下落的距離，由功的計算公式求出重力做的功；比較小球動能變化量與重力做功的關系，然后得出實驗結論．
Ⅱ（1）在保證安全的前提下，應選最大阻值較小的滑動變阻器；
（2）燈泡兩端的電壓從零開始變化，滑動變阻器采用分壓接法，據此連接實物電路圖；
（3）閉合開關前，燈泡的分壓應為零，閉合開關后，移動滑片使小燈泡電流從小到大變化；根據電壓表量程由圖示電壓表確定其分度值，讀出電壓表示數；
（4）由圖象找出燈泡額定電壓所對應的電流，然后由歐姆定律求出燈泡電阻；實驗時，電流表采用外接法，由于電壓表分流，使電流測量值偏大，由歐姆定律可知，電阻測量值小于真實值．

解答：解：（Ⅰ）（2）②用游標卡尺 測出小球的直徑為10.0mm；
③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.40cm；
④電磁鐵先通電，讓小球吸在電磁鐵下端；
⑥小球經過光電門時的速度v=

d

t

=

10.00×10-3m

2.5×10-3s

=4.00m/s；
⑦小球的動能變化量△E_K=

1

2

mv²=

1

2

×0.50×4.00²=4.00J；
（3）由實驗可知，在誤差允許范圍內外力做功與動能變化量相等．
（Ⅱ）（Ⅱ）（1）為使操作更為方便，滑動變阻器應選用R₁．
（2）滑動變阻器采用分壓接法，實物電路圖如圖所示．
（3）閉合開關，移動滑動變阻器滑片，使小燈泡電流從小到大變化；
電壓表量程是15V，由圖示電壓表可知，電壓表分度值是0.5V，電壓表示數是8.5V．
（4）由圖C所示圖象可知，燈泡額定電壓9V所對應電流為0.55A，
燈泡正常工作時的電阻R=

U

I

=

9V

0.55A

≈16.4Ω；電流表采用外接法，
由于電壓表的分流，所測電流偏大，由歐姆定律可知，燈泡測量值小于真實值．
故答案為：（Ⅰ）（2）②游標卡尺；③光電門；④吸在電磁鐵下端；⑦4.00；
（3）在誤差允許范圍內外力做功與動能變化量相等．
（Ⅱ）（1）R₁；（2）電路圖如圖所示；（3）從小到大；8.5V；（4）16.4Ω；小．

點評：對電表讀數時，要先確定電表的量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．