Question

（I）某同學在實驗室用如圖所示的裝置來研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問題．

（1）如圖甲，在保持M＞＞m條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制小車的質(zhì)量不變的情況下，可以探究加速度與合力的關(guān)系．
（2）在此實驗中，該同學先接通打點計時器的電源，再放開紙帶，如圖乙是在m=100g，M=1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙，則小車的加速度為

0.95

m/s²，打B點時小車的動能為E_k=

0.50J

，從開始運動到打擊B點時，繩的拉力對小車做功W=

0.51

J．（保留2位有效數(shù)字）（g=9.8m/s²）
（3）在第（2）中繩的拉力對小車做功W和小車獲得的動能E_K不相等，請你舉出導致不等的可能原因

摩擦沒有能完全抵消或沙與沙桶的重力大于繩的拉力

（II）某同學要測定一節(jié)新干電池的電動勢和內(nèi)阻．考慮到電池的內(nèi)阻太小，為便于測量    內(nèi)阻利為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路設計時可加入一個定值電阻R₀．除電池、開關(guān)和導線外，其它可供使用的實驗器材有：
（a）電流表A₁（量程0.6A）
（b）電流表A₂（量程3A）
（c）電壓表V₁（量程3V）
（d）電壓表V₂（量程15V）
（e）定值電阻R₁（阻值1Ω、額定功率5w）
（f）定值電阻R₂（阻值10Ω，額定功率10W）
（g）滑動變阻器R₃（阻值范圍0-10Ω、額定電流2A）
（h）滑動變阻器R₄（阻值范圍0-100Ω、額定電流1A）
（1）請畫出本實驗測量電路圖
（2）本實驗電路中，電壓表應選擇

V₁

，電流表應選擇

A₁

；R₀應選擇

R₁

，滑動變阻器應選擇

R₃

．（均填對應的器材字母代號）

Answer 1

分析：Ⅰ、（2）做勻變速運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；
做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位于之差是定值，△x=at²，據(jù)此求出紙帶的加速度；
（3）誤差原因在于摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力
Ⅱ、干電池電動勢一般約為1.5V，以此判定電壓表量程；電流表量程、滑動變阻器與定值電阻選擇時應兼顧電路安全和偏轉(zhuǎn)范圍．

解答：解：（I）（2）相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出，所以相鄰的計數(shù)點之間時間間隔是0.1s，
由△x=aT²，
解得：a=

XBC-XAB

T2

=

(0.62-0.5155)-(0.5155-0.4205)

(0.1)2

=0.95m/s²
V_B=

xAC

2T

=

0.62-0.4205

2×0.1

=1m/s，
動能為：E_K=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×1²=0.50J
繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，W=mgh=0.1×9.8×0.5155=0.51J
（4）拉力對小車做功W和小車獲得的動能E_K不相等，導致不等的可能原因是摩擦沒有能完全抵消或沙與沙桶的重力大于繩的拉力．
Ⅱ、（1）本實驗采用伏安法測量新干電池的電動勢和內(nèi)阻．考慮到電池的內(nèi)阻太小，為便于測量內(nèi)阻和為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，
將一個定值電阻R₀串聯(lián)在電路中，等效增大其內(nèi)阻，電路圖：

（2）一節(jié)干電池電動勢一般約為1.5V，由此知電壓表量程應選擇3V，即V₁．
估算電流時，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾歐左右，加上保護電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0.6A的電流表，即A₁，
保護電阻不宜太大，否則會使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大，所以R₀應選擇R₁，
滑動變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，取0～10Ω能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0～100Ω會出現(xiàn)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象．
所以滑動變阻器應選擇R₃ ．
故答案為：
（I）（2）0.95，0.50J，0.51J
（3）摩擦沒有能完全抵消或沙與沙桶的重力大于繩的拉力
（II）（1）如圖
（2）V₁，A₁，R₁，R₃

點評：1、要知道驗證牛頓第二定律實驗和驗證動能定理實驗的注意事項，要會處理實驗數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度、動能增加量、合力的功．
2、電子元件在選擇時應首先以元件安全為原則，然后兼顧儀表的示數(shù)波動范圍，保證測量的方便，表針波動范圍一般以示數(shù)能達到或者超過總量程的

1

3

為宜．