Question

（1）某課外活動小組利用力傳感器和位移傳感器進一步探究變力作用下的“動能定理”．圖（甲）所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細繩，測出拉力F；用位移傳感器測出小車的位移s和瞬時速度v．已知小車質(zhì)量為200g．
①某次實驗得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖（乙）所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖（丙）所示，數(shù)據(jù)如表格．利用所得的F-s圖象，求出s=0.30m到0.52m過程中變力F做功W=

 

J，此過程動能的變化△E_K=

 

J（保留2位有效數(shù)字）．

s/m	F/N	v/m′s-1
0.30	1.00	0.00
0.31	0.99	0.31
0.32	0.95	0.44
0.35	0.89	0.67
0.40	0.81	0.93
0.45	0.70	1.10
0.52	0.60	1.30

②指出下列情況可減小實驗誤差的操作是

 

（填選項前的字母，可能不止一個選項）
A．使拉力F要遠小于小車的重力；
B．實驗時要先平衡摩擦力；
C．要使細繩與滑板表面平行．
（2）某研究性學習小組在學完“測定金屬絲電阻率”實驗后，想利用下列器材測定自來水的電阻率：

器材（代號）	規(guī)格
電流表（A1） 電流表（A2） 電壓表（V1） 電壓表（V2） 滑動變阻器（R） 直流電源（E） 開關（S）、導線若干 毫米刻度尺、游標卡尺 多用電表 一節(jié)兩端可封住的絕緣PVC水管	量程0～1mA，內(nèi)阻約為50Ω 量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω 量程0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ 量程0～15V，內(nèi)阻約為50kΩ 阻值范圍0～50Ω，允許最大電流0.5A 輸出電壓15V，內(nèi)阻不計

①用毫米刻度尺測量如圖（甲）所示的一段自來水管上兩接線柱間距離為L；
②用游標卡尺測量水管內(nèi)徑為d，如圖（乙）所示的讀數(shù)為

 

mm；
③用多用電表測量兩接線柱間裝滿自來水電阻約20kΩ；
④為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用

 

，電壓表應選用

 

（以上均填器材代號）；
⑤為了達到上述目的，某同學設計出正確的電路原理圖并按電路圖連接好實物圖如（丙）圖所示．接通電路后，當調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動片時，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表有示數(shù)但幾乎不變，請指出哪一根導線發(fā)生了斷路？

 

（只要填寫圖中導線字母代號）；
⑥若實驗電路中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，可求得自來水的電阻率ρ=

 

．（用以上測得的物理量符號表示）

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)F-s圖象s=0.30m和0.52m所對應的力的大小，由于力是均勻變化的，根據(jù)

F1+F2

2

求出F的平均值，然后即可求出功的大��；在速度v隨位移s變化圖象上求出s=0.30m時的速度大小和s=0.52m時的速度大小，即可求出動能的變化；
②當平衡了摩擦力和細繩與滑板表面平行時，繩子上的拉力才等于小車所受合外力．
（2）游標卡尺主尺與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺的示數(shù)；根據(jù)電源電壓選擇電壓表，根據(jù)電路最大電流選擇電流表；根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；由歐姆定律與電阻定律分析答題．

解答：解：（1）①根據(jù)F-s圖象圖象可知，當s₁=0.30m時，F(xiàn)₁=1.00N，s₂=0.52m時，F(xiàn)₂=0.56N，
因此：W=

F1+F2

2

×（s2-s1）=0.172J，
速度v隨位移s變化圖象可知：
s₁=0.30m，v₁=0，s₂=0.52m時，v₂=1.24m/s
△Ek=

1

2

mv₂²-

1

2

mv₁²=0.15J
②該實驗中不是利用懸掛的重物的重力表示繩子的拉力，而是直接測量出繩子的拉力，因此不需要使拉力F要遠小于小車的重力，故A錯誤；
當平衡了摩擦力和細繩與滑板表面平行時，繩子上的拉力才等于小車所受合外力，故BC正確；故選BC．
（2）②由圖象游標卡尺可知，游標卡尺讀數(shù)為d=21mm+4×0.1mm=21.4mm；
④電路中最大電流Im=

E

R

=

15

20

mA=0.75mA，電流表應選A₁，電源電動勢為15V，電壓表選V₂；
⑤因滑動變阻器采用的是分壓式接法，故若電壓表、電流表有示數(shù)但幾乎不變說明導線C斷路．   
⑥根據(jù)歐姆定律R=

U

I

及電阻定律R=

ρL

π( d 2 )2

，解得：ρ=

πd2U

4IL

．
故答案為：（1）①0.18；0.17；②B、C；（2）②21.4； ④A₁，V₂；⑤c；⑥

πd2U

4IL

．

點評：（1）該實驗在原來的基礎上有所改進和創(chuàng)新，只要明確了其實驗原理，正確應用基本物理知識即可正確解答．
（2）游標卡尺主尺與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺示數(shù)，游標卡尺不需要估讀．