Question

（2013?潮州二模）（Ⅰ）某实验小组设计了如图（a）所示的实验装置研究加速度和力的关系．
实验装置主要部件为位移传感器的发射器和接收器，分别固定在轨道右端和小车上；通过传感器测定两者间位移变化，从而测出小车的加速度．

（1）在该实验中采用的方法是

控制变量法

：保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受拉力，用传感器测小车的加速度．通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．
该实验小组在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图 （b）所示，可知在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的图线是

①

 （选填“①”或“②”）．
（2）随着钩码的数量逐渐增大，图（b）中的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是

C

．
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
（Ⅱ）（1）某同学想测绘标有“3.8V 0.4A”字样的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象，除了导线和开关外，有下列一些器材可供选择：
A．电源E（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）．
B．电压表V₁ （量程为5V，内阻约为5kΩ）；
C．电流表A₁ （量程为100mA，内阻约为2Ω）；
D．电流表A₂ （量程为0.6A，内阻约为0.3Ω）；
E．滑动变阻器R₁（最大阻值为5Ω）；
F．滑动变阻器R₂（最大阻值为100Ω）；
G．开关及导线若干
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表

D

，滑动变阻器

E

 （填器材前面的选项代号）
（2）选好器材后，该同学按照该实验要求连接电路，请完成图甲中的实物连线．
（3）该同学根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图乙所示．由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝的电阻为

1.5

Ω；
（4）任何实验过程中均存在误差，已知本实验中所用的测量仪器均已校准．下列有关误差的说法中正确的是

CD

．
A．该实验中的误差来源主要是电流表的分压作用；
B．由于电表内阻引起的误差属于偶然误差，可以通过作图法消除；
C．若将电表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差；
D．用R-U图象处理数据，可以有效的消除由于读数引起的失误．

Answer 1

分析：Ⅰ、研究加速度与力的关系实验中，应采用控制变量法；在实验前要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，则a-F图象在F轴上有截距；只有当小车质量远大于钩码质量时才可近似认为小车受到的拉力等于钩码的重力，如果钩码质量太大，小车受到的拉力明显小于钩码重力，a-F图象不是直线，要发生弯曲．
Ⅱ（1）根据灯泡额定电流选择电流表，在保证安全的前提下，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）描绘灯泡电阻随电压的变化关系，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后连接实物电路图．
（3）由图象可以求出灯泡不工作时的电阻阻值．
（4）根据实验分析实验误差，应用图象法处理实验数据可以消除偶然误差．

解答：解：Ⅰ、（1）在该实验中采用的方法是控制变量法：保持小车的总质量不变，
用钩码所受的重力作为小车所受拉力，用传感器测小车的加速度．
通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．
轨道右侧抬高成为斜面，平衡摩擦力，得到的a-F图象为①所示图线．
（2）随着钩码的数量逐渐增大，图（b）中的图线明显偏离直线，
造成此误差的主要原因是：C．所挂钩码的总质量太大．
Ⅱ、（1）灯泡额定电流为你0.4A，则电流表可选D、电流表A₂ （量程为0.6A，内阻约为0.3Ω）；
两个滑动变阻器都能保证安全，为方便实验操作，滑动变阻器可选：E、滑动变阻器R₁（最大阻值为5Ω）；
（2）滑动变阻器应采用分压接法，灯泡电阻约为R=

U

I

=

3.8V

0.4A

=9.5Ω，

R

RA

=

9.5Ω

0.3Ω

≈32，

RV

R

=

5000Ω

9.5Ω

≈526，

RV

R

＞

R

RA

，则电流表应采用外接法，电路图如图所示；
（3）由图乙所示图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝的电阻为1.5Ω；
（4）A、该实验中的误差来源主要是电压表的分流作用，故A错误；
B、由电表内阻引起的误差属于系统误差，不能通过作图法消除，故B错误；
C、若将电表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C正确；
D、用R-U图象处理数据，可以有效的消除由于读数引起的失误，故D正确；故选CD．
故答案为：（Ⅰ）（1）控制变量法；①；（2）C；（Ⅱ）（1）D；E；（2）如图所示；（3）1.5Ω；（4）CD．

点评：（1）实验时要注意平衡摩擦力，注意小车质量远大于钩码质量，注意控制变量法的应用．
（2）确定滑动变阻器接法与电流表接法是正确连接电路图的前提与关键．