Question

（2011?南縣模擬）Ⅰ、某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．

①如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=

5.2

mm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t=1.2×10^-2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度

0.43

m/s．在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、

滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s

和

滑塊的質(zhì)量M

（文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示）．

②本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較

mgs

 和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2

在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．
Ⅱ、李陽(yáng)同學(xué)要幫媽媽制作一個(gè)自動(dòng)控溫孵化器，他到電子商城買(mǎi)了一只標(biāo)稱(chēng)值為220Ω的半導(dǎo)體熱敏電阻，由于不知道該電阻的溫度特性，為此，他做了如下實(shí)驗(yàn)．
（1）在室溫下（約20℃）他正確使用多用表的歐姆擋測(cè)該熱敏電阻的阻值時(shí)，表的示數(shù)如圖甲所示，可判定李陽(yáng)同學(xué)測(cè)量時(shí)選用的是

×10

擋，測(cè)得熱敏電阻的阻值是

260

Ω．
（2）李陽(yáng)同學(xué)要通過(guò)改變熱敏電阻的溫度并用伏安法測(cè)熱敏電阻的阻值來(lái)研究熱敏電阻的溫度特性，他準(zhǔn)備了如下器材：
①蓄電池（電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻不計(jì)）及電鍵
②伏特表（量程為0～6V，內(nèi)阻很大）
③安培表（量程為0～20mA，內(nèi)阻R_g=10Ω）
④定值電阻R₀（R₀=5Ω）
圖乙中給出四個(gè)電路，其中合理的是

D

．

（3）李陽(yáng)同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

t/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0	40.0	45.0	50.0
R/Ω	330	275	230	202	170	144	120	103

圖丙是李陽(yáng)同學(xué)利用這個(gè)熱敏電阻制成的孵化器溫度控制電路，其中控制電路的輸入端A、B內(nèi)接電路可等效為一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為2.0V，內(nèi)阻為100Ω的電源，當(dāng)通過(guò)熱敏電阻R的電流大于等于2.0mA時(shí)，控制電路動(dòng)作，輸出端的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，加熱器停止加熱．孵化小雞時(shí)，要求孵化箱恒溫在39.5℃，為此，李陽(yáng)將孵化箱的最高溫度設(shè)定為40℃；為使恒溫箱能在40℃時(shí)控制電路動(dòng)作，定值電阻R_a的阻值應(yīng)為

756

Ω．

Answer 1

分析：Ⅰ、游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀，用極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度，求出滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度．通過(guò)判斷系統(tǒng)動(dòng)能的增加和系統(tǒng)（鉤碼）重力勢(shì)能的減小量是否相等，確定所要測(cè)量的物理量．
Ⅱ、（1）測(cè)量電阻使用歐姆擋，電阻的大小等于表盤(pán)讀數(shù)乘以倍率．
（2）通過(guò)熱敏電阻的大小確定電流表的內(nèi)外接，通過(guò)電表是否安全確定合適的電路圖．
（3）通過(guò)閉合電路歐姆定律求出定值電阻R_a的阻值．

解答：解：Ⅰ、（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：5mm+0.1×2mm=5.2mm．
滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度v=

d

△t

=

5.2×10-3

1.2×10-2

m/s=0.43m/s．
驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，判斷系統(tǒng)動(dòng)能的增加和系統(tǒng)（鉤碼）重力勢(shì)能的減小量是否相等，知還需測(cè)量鉤碼下降的距離，即滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s 以及滑塊的質(zhì)量M．
（2）系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量為mgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為

1

2

(m+M)(

d

△t

)2，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較 mgs 和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等．
Ⅱ、（1）因?yàn)闊崦綦娮璧淖柚荡蠹s在220Ω左右，可知?dú)W姆檔選擇×10擋，電阻阻值為R=26×10Ω=260Ω．
（2）因?yàn)闊崦綦娮璧淖柚蹬c伏特表以及安培表的內(nèi)阻相比較滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于伏特表的內(nèi)阻，所以選安培表外接法；又據(jù)閉合電路歐姆定律得B線(xiàn)路圖中的最小電流為I=

E

R+R0+Rg

=

6

260+5+10

≈0.02A=20mA，所以B線(xiàn)路圖中安培表將被燒壞，所以只能選D線(xiàn)路，把定值電阻R₀與安培表并聯(lián)成為安培表的內(nèi)阻，從而擴(kuò)大安培表的量程．故選D．
（3）從李陽(yáng)同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格可以得出，40℃時(shí)熱敏電阻的電阻值為144Ω，此時(shí)據(jù)閉合電路歐姆定律得，
I=

E

R+r+Ra

得，0.002=

2

144+100+Ra

，解得：R_a=756Ω．

故答案為：Ⅰ、（1）5.2  0.43  滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s  滑塊的質(zhì)量M
（2）mgs，

1

2

(m+M)(

d

△t

)2．
Ⅱ、（1）×10，260（2）D （3）756．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了力學(xué)和電學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，以及極限方法的使用．在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，掌握歐姆表的使用，以及電路的選擇，知道電流表內(nèi)外接的區(qū)別．