Question

（1）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．本次实验中已测量出的物理量有：钩码的质量m、滑块的质量M、滑块上的遮光条由图示初始位置到光电门的距离s．
①实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，其方法是：接通气源，将滑块置于气垫导轨任意位置上，（未挂钩码前）若

 

则说明导轨是水平的．
②如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=

 

cm；实验时挂上钩码，将滑块从图示初始位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t，则可计算出滑块经过光电门时的瞬时速度．
③实验中又测量出相关物理量：钩码的质量m、滑块的质量M、滑块上的遮光条由图示初始位置到光电门的距离s．本实验通过比较

 

和

 

在实验误差允许的范围内相等（用物理量符号表示），即可验证系统的机械能守恒．
（2）物质材料的电阻率的往往随温度的变化而变化，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率随温度的升高而减小．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们选用的器材有：
用该种导电材料制作而成的电阻较小的元件Z；
电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表A（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源E（电动势2V，内阻不计）
滑动变阻器R（最大阻值约1Ω）、开关S、导线．
同学甲实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示，

U/V	0	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50
I/A	0	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.80

①甲同学在实验过程中，采用的电路图是图丙中的

 

②根据甲同学的实验数据，可判断元件Z是

 

材料（填“金属”或“半导体”）
③乙同学采用同样的方法进行实验，检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，检查电路故障，应该使用多用电表

 

挡（填“欧姆x10”、“直流电压 2.5V”、“直流电流 2.5mA”），检查过程中将多用表的红、黑表笔与电流表“+”、“-”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是

 

．

Answer 1

分析：（1）①滑块处于平衡状态就行；
②游标卡尺读数=固定刻度+游标尺读数；
③需要验证重力势能的减小量等于动能的增加量；
（2）①电压从零开始连续调节，采用滑动变阻器分压式接法；待测电阻阻值较小，大内小外，采用安培表外接法；
②电阻随电压的升高而减小，是半导体；
③采用电压表测量，对原电路无影响；电流表电阻应该较小，电压很小，电压大，说明断路．

解答：解：（1）①滑块处于平衡状态，平衡状态包括保持静止和匀速直线运动状态；
②游标卡尺读数=固定刻度+游标尺读数；
固定读数为：0.5cm；
游标尺读数：2×0.1mm=0.2mm=0.02cm；
故游标卡尺读数为0.52cm；
③系统重力势能减小量为：mgs；
系统动能增加量为：

1

2

(m+M)v2=

1

2

(m+M)(

d

△t

)2；
故答案为：①滑块基本故答案为：保持静止（或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动）；②0.52；  ③mgs、

1

2

(m+M)(

d

△t

)2；
（2）①电压从零开始连续调节，采用滑动变阻器分压式接法；待测电阻阻值较小，大内小外，采用安培表外接法，故选B电路；
②元件电阻随电压的升高而减小，是半导体材料；
③采用电压表测量，对原电路无影响；
电流表电阻应该较小，电压很小，而电压大，说明断路．
故答案为：①B；  ②半导体材料；    ③直流电压2.5V；电流表断路．

点评：本题第一问关键明确实验原理、操作方法、误差来源，然后根据机械能守恒定律列式分析；第二问关键明确实验误差的来源和故障检修方法．