Question

9．（1）小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v₀运动，得到不同轨迹．图1中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是b（填轨迹字母代号），磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是c（填轨迹字母代号）．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在（选填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动．

（2）如图2是测量阻值约几十欧的未知电阻R_x的原理图，图中R₀是保护电阻（10Ω），R₁是电阻箱（0～99.9Ω），R是滑动变阻器，A₁和A₂是电流表，E是电源（电动势10V，内阻很小）．
在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大．实验具体步骤如下：
（ⅰ）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；
（ⅱ）闭合S，从最大值开始调节电阻箱R₁，先调R₁为适当值，再调节滑动变阻器R，使A₁示数I₁=0.15A，记下此时电阻箱的阻值R₁和A₂的示数I₂；
（ⅲ）重复步骤（ⅱ），再测量6组R₁和I₂值；（ⅳ）将实验测得的7组数据在坐标纸上描点．
根据实验回答以下问题：
①现有四只供选用的电流表：
A．电流表（0～3mA，内阻为2.0Ω）B．电流表（0～3mA，内阻未知）
C．电流表（0～0.3A，内阻为5.0Ω）D．电流表（0～0.3A，内阻未知）
A₁应选用D，A₂应选用C．
②测得一组R₁和I₂值后，调整电阻箱R₁，使其阻值变小，要使A₁示数I₁=0.15A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值变大（选填“不变”、“变大”或“变小”）．
③在如图3所示坐标纸上画出R₁与I₂的关系图．
④根据以上实验得出R_x=31.3Ω．

Answer 1

分析 （1）首先知道磁体对钢珠有相互吸引力，然后利用曲线运动的条件判断其运动情况即可．
（2）①由题意可知，A₁示数I₁=0.15A，即可确定量程，根据题目中图象示数可知，A₂的量程为0.3A；，
②由欧姆定律，结合电路分析方法，可知滑动变阻器的阻值如何变化；
③根据描点，作出图象，让图线分布在点两边，删除错误点；
④根据串并联特征，结合R₁与I₂的图象的斜率含义，依据欧姆定律，即可求解．

解答 解：（1）因条形磁铁与钢珠间的作用力为引力，方向沿二者的连线方向，而物体所受合力与速度共线时做直线运动，不共线时做曲线运动，且运动轨迹向合力方向的一侧弯曲．由图知磁铁在A位置时对钢珠引力与v₀同向，轨迹为b；当磁铁放在位置b时，先钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体，所以其的运动轨迹是C；实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动
（2）①A₁示数I₁=0.15A，则A₁应选用量程为0.3A的电流表，由于只要知道电流大小即可，即选用D；
根据R₁与I₂的关系图，可知，A₂的量程为0.3A，且必须要知道其电阻，因此选用C；
（2）调整电阻箱R₁，使其阻值变小，要使A₁示数I₁=0.15A，则与其串联的两个电阻一个电流表的两端电压必须要在减小，因此只有应让滑动变阻器R接入电路的阻值在变大，才能达到这样的条件；
（3）根据题目中已知描的点，平滑连接，注意让图线分布在点的两边，删除错误的，如图所示；
（4）根据欧姆定律，则有：（R₁+R₀+R_A1）I_A1=I₂（R_X+R_A2）；
整理可得：R₁=I₂$\frac{{R}_{X}+{R}_{A2}}{{I}_{A1}}-{R}_{0}-{R}_{A1}$；
而R₁与I₂的图象的斜率为：k=$\frac{58-0}{0.30-0.06}$=241.7Ω；
则有：R_X=kI_A1-R_A2=241.7×0.15-5=31.3Ω；
故答案为：（1）b；c；不在；
（2）①D，C；②变大；③如上图所示；④31.3．

点评 （1）考查曲线运动的条件，要明确当力和速度不在同一直线上时，物体做曲线运动；
（2）考查如何确定电表的方法，紧扣题意是解题的关键，理解欧姆定律的应用，掌握串并联特点，注意误差与错误的区别，理解图象的斜率含义．