Question

（1）为检测一个标值为5Ω的滑动变阻器，现可供使用的器材如下：
A．待测滑动变阻器R_x，总电阻约5Ω
B．电流表A₁，量程0.6A，内阻约0.6Ω
C．电流表A₂，量程3A，内阻约0.12Ω
D．电压表V₁，量程15V，内阻约15kΩ
E．电压表V₂，量程3V，内阻约3kΩ
F．滑动变阻器R，总电阻约20Ω
G．直流电源E，电动势3V，内阻不计
H．电键S、导线若干
①为了尽可能精确测定R_x的总电阻值，所选电流表为

 

（填“A₁”或“A₂”），所选电压表为

 

（填“V₁”或“V₂”）；
②请根据实验原理图甲，完成图乙未完成的实物连线，使其成为测量电路；
③图丙所示是用螺旋测微器测量待测滑动变阻器所采用的电阻丝的直径，则该电阻丝的直径为

 

mm．

（2）光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图1所示装置探究物体的加速度与其质量、所受合外力的关系，NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，l、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂．
①该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M＞＞m，这样做的目的是

 

②为了计算出小车的加速度，除了测量d、t₁和t₂之外，还需要测量

 

，若上述测量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=

 

；
⑤某同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图2中作出小车的加速度与所受合外力的关系图象；

组别	1	2	3	4	5	6	7
M/kg	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58
F/N	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
a/m．s	0.13	0.17	0.26	0.34	0.43	0.51	0.59

④由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是：

 

．

Answer 1

分析：（1）题关键是根据根据欧姆定律求出电流最大值，从而选出电流表的量程，然后通过求比值

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

确定电流表应用外接法．
（2）的关键是弄清当沙和沙桶总质量远小于小车质量时，绳子拉力才近似等于沙和沙桶的重力，只有平衡好摩擦力绳子对小车的拉力才为小车受到的合力．

解答：解：（1）①由于电源电动势E=3V，故电压表应选

V

2

，根据欧姆定律通过待测电阻的最大电流

I

m

=

U

R

=

3

5

A=0.6A，所以电流表应选

A

1

．
②由于

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

，所以电流表应用外接法，实物图如图所示

③螺旋测微器读数为d=1mm+20.8×0.01mm=1.208mm
（2）①根据牛顿第二定律可得当m＜＜M时，绳子拉力F=mg，即保持M＞＞m的目的是绳子拉力约等于沙和沙桶总重力mg．
②为了计算出小车的加速度，除了测量d、t₁和t₂之外，还需要测量两光电门之间的距离（或小车由光电门1运动到光电门2所用的时间），
由

v

2 2

-v

2 1

=2ax可得，
a=

v 2 2 -v 2 1

2x

，

v

1

=

d

t   1

，

v

2

=

d

t   2

，
代入解得a=

d 2   (t 2 1 -t 2 2 )

2 xt 2 1 t 2 2

．（或由a=

△v

△t

=

v   2 -v   1

t

=

d t   2 - d t   1

t

=

d (t   1 -t   2 )

xt   1 t   2

）
③小车加速度与合外力图象如图所示

④由图象可知，有横轴截距说明没有完全平衡摩擦力（或木板倾角太小）．
故答案为（1）①

A

1

，

V

2

  ②如图所示   ③1.208
        （2）①绳子拉力约等于沙和沙桶总重力mg，②两光电门之间的距离（或小车由光电门1运动到光电门2所用的时间），

d 2   (t 2 1 -t 2 2 )

2 xt 2 1 t 2 2

或

d (t   1 -t   2 )

xt   1 t   2

，③如图所示，④没有完全平衡摩擦力（或木板倾角太小）．

点评：明确实验原理是解决实验问题的关键，对电学实验题目要通过电路计算来选择电表以及变阻器的连接方法．