Question

（1）有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～5V，内阻10kΩ）     B．电压表（0～10V，内阻20kΩ）
C．电流表（0～0.3A，内阻1Ω）      D．电流表（0～0.6A，内阻0.4Ω）
E．滑动变阻器（5Ω，1A）           F．滑动变阻器（500Ω，0.2A）
①实验中电压表应选用

 

，电流表应选用

 

．为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用

 

（用序号字母表示）．
②请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．
③根据U-I图象，当灯泡两端所加电压为3.2V时，电功率为

 

W
（2）在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置：
①若入射小球质量为m₁，半径为r₁；被碰小球质量为m₂，半径为r₂，则

 

A．m₁＞m₂，r₁＞r₂
B．m₁＞m₂，r₁＜r₂
C．m₁＞m₂，r₁=r₂
D．m₁＜m₂，r₁=r₂
②若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是

 

．
A．直尺　B．游标卡尺
C．天平　D．弹簧测力计　E．秒表
③设入射小球的质量为m₁，被碰小球的质量为m₂，则在用图甲所示装置进行实验时（P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的结论为

 

．（用装置图中的字母表示）
（3）在用如图5所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是

 

A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度．

Answer 1

分析：（1）①根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡正常发光时的电流选择电流表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
②电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻关系确定电流表接法，然后作出实验电路图，根据实验电路图连接实物电路图．
③由图象求出电压所对应的电流，然后由P=UI求出灯泡的实际功率．
（2）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．小球发生正碰，碰撞时两小球球心应在同一高度．
两球做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代．根据表达式确定需要测量的物理量．
（3）小车在水平的平面上被橡皮筋拉动做功，导致小车的动能发生变化．小车的速度由纸带上打点来计算，从而能求出小车的动能变化．每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，然后通过列表描点作图探究出功与动能变化的关系．

解答：解：（1）①灯泡额定电压是4V，则电压表选A；灯泡额定电流I=

P

U

=

2W

4V

=0.5A，则电流表选D；为方便实验操作，滑动变阻器应选E．
②灯泡正常发光时电阻R=

U

I

=

4

0.5

=8Ω，

R

RA

=

8Ω

0.4Ω

=20，

RV

R

=

10000Ω

8Ω

=1250，

RV

R

＞

R

RA

，则电流表采用外接法，
由表中实验数据可知，电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示，根据电路图连接实物电路图，如图所示；
③由图3所示图象可知，电压U=3.2V对应的电流I=0.45A，灯泡实际功率P=UI=3.2V×0.45A=1.44W．
（2）①验证碰撞过程的动量守恒，为防止两个小球碰撞后入射球反弹，入射球的质量与大宇被碰球的质量；
要使两球发生对心正碰，两小球发生碰撞时，两球的球心应在同一水平面上，则两球半径应相等；故选C．
②小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相等，设为t，平抛运动的水平位移x=vt，
在时间t相等的情况下，小球的水平位移x与初速度v成正比，
由图甲示可知，P为碰前入射小球落点的位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，
则入射球碰前的水平位移为：OP，碰后的水平位移为OM，碰后被碰球的水平位移为O′N，
需要验证的表达式为：m₁OP=m₁OM+m₂O′N．
（3）A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值，故A正确；
B、每次实验时，橡皮筋的长度应保持不变，故B错误；
C、通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度，根据该最大速度求出小车获得的动能，从而探究功与动能变化的关系，实验过程中，不需要测小车的平均速度，故C正确，D错误．故选AC．
故答案为：（1）①A；D；E；②电路图如图所示；③1.44；（2）①C；②AC；③m₁OP=m₁OM+m₂O′N；（3）AC．

点评：（1）要掌握实验器材的选取原则、确定滑动变阻器与电流表的接法是正确作出实验电路图的关键．
（2）要掌握实验注意事项、知道小球离开水平轨道后做平抛运动，可以用小球的水平位移代替小球的初速度．
（3）本题关键之处：明确实验原理，在原理的基础上，理解橡皮筋相同之外，伸长也相同；同时要算出小车的最大速度．