Question

（I）在教材“研究平拋物體運動”的實驗中可以測出小球經(jīng)過曲線上任意位置的瞬時速度． 實驗簡要步驟如下：
A．讓小球多次從

 

位置無初速滾下，記下小球穿過卡片孔的一系列的位置；
B．按教材圖安裝好器材，注意調(diào)整

 

，記下斜槽末端O點和過O點的豎直線；
C．測出曲線上某點的位置坐標x、y，用 v=

 

算出該點的瞬時速度；
D．取下白紙，以O(shè)點為原點，以豎直線為軸建立坐標系，用平滑曲線畫平拋軌跡．
（a） 完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上．
（b）上述實驗步驟的合理順序是

 

．
（Ⅱ）現(xiàn)有一滿偏電流為500μA，內(nèi)阻為1.2×10³Ω的電流表，某同學(xué)想把它改裝成中值電阻為600Ω的歐姆表，實驗室提供如下器材：
A、一節(jié)干電池（標準電動勢為1.5V）
B、電阻箱R₁（最大阻值99.99Ω）
C、電阻箱R₂（最大阻值999.9Ω）
D、滑動變阻器R₃（0-100Ω）
E、滑動變阻器R₄（0-1KΩ）
F、導(dǎo)線若干及兩個接線柱
（1）為完成實驗，上述器材中應(yīng)選擇

 

（填器材前面的字母代號）；
（2）在方框中畫出改裝電路圖；
（3）用改裝后的歐姆表測一待測電阻，讀出電流表的讀數(shù)為200μA，則待測電阻阻值為

 

．

Answer 1

分析：（1）為保證小球做的是同一個運動，所以必須保證從同一高度釋放，為保證小球做的是平拋運動，所以必須要讓斜槽末端水平．數(shù)據(jù)處理時，根據(jù)水平方向和豎直方向的關(guān)系列式求解，得出水平初速度和豎直分速度的大小，結(jié)合平行四邊形定則求出瞬時速度的大�。�根據(jù)實驗原理安排實驗步驟．
（2）因中值電阻為歐姆表總內(nèi)阻，而電流表內(nèi)阻已大于中值電阻，故要給電流表并聯(lián)一電阻，根據(jù)中值電阻的阻值列出RX分別取0、600時兩電路的電流電壓關(guān)系方程，求出并聯(lián)的阻值和串聯(lián)變阻器的阻值，從而確定要并聯(lián)的電阻大�。�即選擇電阻箱和選擇滑動變阻器；并選擇必要器材：電池，導(dǎo)線若干及兩相接線柱．

解答：解：（Ⅰ）（a）A、讓小球多次從斜槽上同一位置無初速滾下，保證小球每次平拋運動的軌跡相同；
B、為了使小球做平拋運動，則斜槽的末端切線水平．
C、根據(jù)y=

1

2

at2得：t=

2y g

，
則初速度為：v0=

x

t

=x

g 2y

，
豎直方向上的分速度為：v_y=gt=

2gy

，
則有：v=

v 2 0 + v 2 y

=

gx2 2y +2gy

．
（b）上述實驗步驟的合理順序是BADC．
（Ⅱ）先求 （2）電路設(shè)計：因中值電阻小于電流表的內(nèi)阻，故要給電流表并聯(lián)一電阻箱；再串一變阻器調(diào)節(jié)是歐姆表內(nèi)總電阻．
不防先設(shè)并聯(lián)R₂，串聯(lián)R₄，求出兩者的阻值再具體確定用哪個器材． 改裝電路如圖所示：
（3）I=I₁+I_g 當R_x=600Ω時，I_g=250uA=0.25mA，此時有：

1.2

600+R4

=

0.3

R2

-250×10-6…①
當Rx=0Ω時，I_g=500uA=500×10^-6A，此時有：

0.9

R4

=

0.6

R2

+500×10-6…②
由①②可得：R₄=360Ω，R₂=300Ω；

I1

Ig

=

Rg

R2

=

1.2×103

300

=

4

1

 得：I₁=4I_g
又   I=I₁+I_g 得：I=5I_g
所以改裝后，當電流表讀數(shù)為200uA時，
表頭兩端電壓：U_g=I_g×R_g=0.2mA×1.2kΩ=0.24V，
I=5?I_g=1mA
所以有 

1.5-0.24

0.36+Rx

=1mA
解得：R_x=900Ω：
再做（1）選擇器材：必選的是A、F；因求出R₂=300Ω，故設(shè)定準確，B太小，故電阻箱選C，因R₄=360Ω故滑動變阻器E可以提供．故設(shè)定準確，而D太�。�
故答案為：（I） （a）A．斜槽上同一    B．斜槽末端切線水平 C.v=

gx2 2y +2gy

  （b）BADC
（Ⅱ）（1）A、C、E、F    （2）見圖  （3）900Ω

點評：（1）本題研究平拋運動在水平方向和豎直方向兩個方向分運動的情況，采用比較法，考查對實驗原理和方法的理解能力．知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律．
（2）該題難度極大，要先設(shè)出并聯(lián)電阻值與串聯(lián)電阻值，再據(jù)串并聯(lián)電路的電壓電流與電阻關(guān)系列方程求出具體值方可選擇器材，所以要變換一下解題順序，這有違常規(guī)．但必須這樣做．