Question

（1）我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组以舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图（1）图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的           和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是         。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据          定律（定理），可得到钢球被阻拦前的速率。

（2）某同学对有故障的电热毯进行探究。题（2）图1是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接。题（2）图2为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表。

①请在答题卡虚线框内画出与题（2）图2对应的电路图。

②断开K₁，用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的U—I曲线如题（2）图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10^-7Ω·m，电热线的直径为0.200mm。可求得此电热线的电阻为   kΩ，总长度为      m。（结果均保留两位有效数字）

③为了进一步检查故障，该同学闭合开关K₁和K₂，用表笔A和B分别对题（2）图1中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路，位置在      之间（在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项）。

 

Answer 1

【答案】

（1）高度（距水平木板的高度） 刻度尺 机械能守恒（动能）

（2）①如图所示 ②0.58（0.57到0.59均可） 65（64到66均可） ③和

【解析】（1）本题要研究的是钢球在橡皮条阻拦下前进的距离s与钢球被阻拦前的速率v之间的关系，其中距离s可以利用刻度尺直接测量钢球被橡皮条拦阻后在木板上留下墨迹的长度得到。而速率v的测量方法可能有很多种，如利用打点计时器，但本题能够提供的器材有限，在确定测量距离s需要使用刻度尺的情况下，我们也只能利用刻度尺测量得到。研究钢球沿斜面下滑的过程，在忽略摩擦力和空气阻力的条件下，钢球将重力势能转化为动能，机械能守恒，或者只有重力做功，重力做的功等于钢球增加的动能，即利用mgh=求出，所以需要直接测量的物理量还有静止释放时的高度。

①根据题图可以看出，滑动变阻器采用分压接法，电流表外接，电压表与A、B两个测试点之间并联。

②根据U—I图线和欧姆定律可得，电热丝的电阻为R=（也可利用图线的斜率求解）。根据电阻定律可得，，代入数据，得到L=65m。

③测试点3和间的测试结果说明，从测试点3通过电热毯到之间有断路；测试点1和的测试结果表明，电热毯是通路；测试点1和3的测试结果表明，测试点1到3之间通路；测试点1和的测试结果表明，测试点和之间断路；测试点和的测试结果表明，测试点、之间是通路。所以只有测试点和之间断路。

【点评】（1）本题模拟舰载飞机的着舰过程，设计了一个教程上没有的实验方案，探究学生感兴趣的实际问题。虽然实验方案超出了教程实验，但并没有脱离教程，包括实验所用器材，实验原理都源于教材，是对教程实验的拓展延伸，能够很好地考查考生掌握知识并学以致用的能力和迁移知识解决实际问题的能力。

（2）利用电表判断电路故障时，电流表有示数说明是通路（测试测试点1和时或1和3时或和时），无示数说明所在有断路或者电压表直接接入电路，电路电阻过大，流过电流表的电流电流太小（如测试测试点3和间时或和时）；电压表测某部分电路两端的电压，若电压表无示数，说明被测部分短路（测试测试点1和3时或和时）或电压表两接线柱与电源两极之间某处断路，若有电压，说明电压表两接线柱与电源两极之间通路.

【考点定位】（1）考查考生利用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理实际问题，包括简单的设计性实验的能力。

（2）考查欧姆定律、电阻定律和电路故障检测等学科知识的同时，考查了考生利用学过的物理知识解决生活实际问题的能力。