Question

（2010?成都三模）Ⅰ．在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：

ABC

．
（1）下面叙述正确的是
A、选用的重锤的质量应当稍大一些；
B、必须选用点迹清晰，且第一、二两点间的距离接近2mm的纸带才行；
C、操作时应先通电再放释放纸带；
D、电磁打点计时器都应接在电压为4～6V的直流电源上．
（2）实验桌上有下列器材可供选用：铁架台，电磁打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压交流电源（带开关），导线，天平，刻度尺．
其中不必要的器材有

秒表、天平

；缺少的器材是

重锤

．
Ⅱ．某学校兴趣小组利用如图1所示的电路做了一个探究性实验，电路中B是一个黑箱，内部连接了一个电学元件，图1中的电压表与电流表均为理想电表．下表是该小组所测得的实验数据，但由于一个疏忽，将电路中的两个电压表误写成U₁和U₂，没有与电路中的V和V′对应起来．他们利用坐标纸，作了适当的图线，并成功地完成了探究实验．

I （A）	0.12	0.21	0.29	0.34	0.42	0.47	0.50
U1 （V）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.20	1.60	2.00
U2（V）	4.20	3.55	2.95	2.50	1.70	1.05	0.50

（1）实验小组已经在如图2所示的坐标纸中正确地标出了数据点，请你在上述基础上完成电学元件B的U-I图并作好标记“B”（允许在坐标纸上作多个图进行研究，但必须明确标示出哪个图是“B”）；
（2）黑箱B中的电学元件最有可能是：

A

．
A．小灯炮
B．定值电阻
C．半导体热敏电阻
D．半导体二极管
（3）上述实验电路中电源电动势为

5.0

V，电源内阻为

5.0

Ω．（保留两位有效数字）
（4）上述电路中的滑动变阻器阻值调整为5Ω时，黑箱B消耗的电功率约为

0.40

W．

Answer 1

分析：Ⅰ、根据实验的原理以及操作的注意事项确定正确的操作步骤．根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定测量的器材．
Ⅱ、（1、2）根据闭合电路欧姆定律，通过电压随着电流的变化图线得出电学元件B的U-I图线．根据图线的形状确定黑箱中可能的元件．
（3）根据两电压表示数之和等于外电压，结合电流，通过闭合电路欧姆定律求出电动势和内阻的大小．
（3）将滑动变阻器的电阻等效到电源的内部，作出外电压和电流的关系图线，以及B的U-I图线的交点的横纵坐标表示此时的电流和电压．从而得出黑箱B消耗的电功率．

解答：解：Ⅰ、（1）A、为了减小阻力的影响，选用的重锤的质量应当稍大一些．故A正确．
B、根据h=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.022m=0.002m=2mm知，第1、2个点间的距离接近2mm，可知阻力非常小，能够较好地验证机械能守恒定律．故B正确．
C、操作时应先接通电源，再释放纸带．故C正确．
D、电磁打点计时器都应接在电压为4～6V的交流电源上．故D错误．
故选：ABC．
（2）要验证机械能守恒定律，即mgh=

1

2

mv2，需要测量下降的高度以及瞬时速度的大小．不需要秒表、天平．缺少重锤．
Ⅱ（1）滑动变阻器电阻增大，整个电路中电流减小，外电压增大，B的电压减小，滑动变阻器的电压增大．可知，U₁表示B两端的电压．U-I图线如图所示．
（2）从U-I图可知，电压随着电流的增大而增大，且电阻在增大，可知该元件为灯泡，电阻随着温度的升高而增大．故选：A．
（3）作出U₂与电流的关系图线，当电流为零时，U₁=0，U₂=5.0V，则电动势E=U₁+U₂=5.0V．
当电流I=0.50A时，U₁=2V，U₂=0.5V，则内阻r=

E-U1-U2

I

=5.0Ω．
（4）将滑动变阻器等效到电源的内部，则内阻r=10Ω，电源的电动势为5.0V，作出该电源的U-I关系式为U=5-10I，作出图线如图所示，与黑箱B的U-I图线交于P，P点的横坐标为0.4A，纵坐标为1V，则黑箱B消耗的功率P=UI=0.40W．
故答案为：I．（1）ABC；      （2）秒表、天平； 重锤；
II．（1）如图所；
（2）A；    （3）E=5.0V，r=5.0Ω；   （4）约0.40W（0.39～0.41均可）；

点评：本题考查了力学和电学两个实验，关于电学实验，难度较大，关键掌握实验的原理，通过作图分析求解．