Question

實驗題
（1）某同學用如圖1示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律．實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復上述操作10次，得到10個落點痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復這種操作10次，得到了如圖2示的三個落地點．
①．在圖中讀出OP=

 

．
②已知m_A：m_B=2：1，碰撞過程中動量守恒，則由圖可以判斷出R是

 

球的落地點，P是

 

球的落地點．
③用題中的字母寫出動量守恒定律的表達式

 

．
（2）有一金屬電阻絲的阻值約為20Ω，現(xiàn)用以下實驗器材測量其電阻率：
A．電壓表V₁（量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）
B．電壓表V₂（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）
C．電流表A₁（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω）
D．電流表A₂（量程為0～50mA，內(nèi)阻約為10Ω）
E．滑動變阻器R₁（阻值范圍0～1kΩ，允許最大電流0.2A）
F．滑動變阻器R₂（阻值范圍0～20Ω，允許最大電流1.0A）
G．螺旋測微器
H．電池組（電動勢3V，內(nèi)電阻0.5Ω）
I．開關一個和導線若干
①某同學決定采用分壓式接法調節(jié)電路，為了準確地測量出電阻絲的電阻，電壓表選

 

，電流表選

 

，滑動變阻器選（填寫器材前面的字母）

 

；
②用螺旋測微器測量該電阻絲的直徑，示數(shù)如圖3示，該電阻絲直徑的測量值d=

 

mm；
③如圖4示，將電阻絲拉直后兩端分別固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上，其間有一可沿電阻絲滑動的觸頭P，觸頭的上端為接線柱c．當按下觸頭P時，它才與電阻絲接觸，觸頭的位置可在刻度尺上讀出．實驗中改變觸頭與電阻絲接觸的位置，并移動滑動變阻器的滑片，使電流表A示數(shù)I保持不變，記錄對應的電壓表讀數(shù)U．該同學的實物連接如圖5示，他的連線是否正確，如果有錯，在連接的導線上打“×”并重新正確連線；如果有導線遺漏，請?zhí)砑訉Ь�，完成正確的實物連接圖．
④AG利用測量數(shù)據(jù)描點作出U-L圖線，如圖6示，并求得圖線的斜率k．用電阻絲的直徑d、電流I和斜率k表示電阻絲的電阻率ρ=

 

．

Answer 1

分析：（1）①OP的讀數(shù)由兩部分組成，準確值和估計值．
②A與B相撞后，B的速度增大，A的速度減小，都做平拋運動，豎直高度相同，所以水平方向，B在A的前面；
③為了驗證碰撞前后動量守恒，即是驗證碰撞前的動量等于碰撞后的動量即可．
（2）①螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)．
②根據(jù)電壓表量程選擇電源，根據(jù)電路最大電流選擇電流表，在保證電路安全的前提下，應選最大阻值較小的滑動變阻器．
③確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．根據(jù)電路圖作出實物電路圖．
④根據(jù)電阻定律和歐姆定律求出電阻率的表達式．

解答：解：（1）①用盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位，從圖中直接讀出OP=17.5cm，
②A與B相撞后，B的速度增大，A的速度減小，碰前碰后都做平拋運動，高度相同，落地時間相同，所以Q點是沒有碰時A球的落地點，R是碰后B的落地點，P是碰后A的落地點；
③根據(jù)兩小球從同一高度開始下落，故下落的時間相同，根據(jù)動量守恒定律可得：
m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂
故有：m_Av₀t=m_Av₁t+m_Bv₂t
即：m_AOQ=m_AOP+m_BOR
（2）①電源電壓為3V，所以電壓表選擇B，電路最大電流約為：
I=

E

R+r

=

3

20+0.5

A=0.15A
所以電流表選擇C，為方便實驗操作，滑動變阻器的范圍不能過大，應選F；
②由圖示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0mm，可動刻度示數(shù)為：18.5×0.01mm=0.185mm，螺旋測微器示數(shù)為：0mm+0.185mm=0.185mm．
③圖中接法錯誤，電壓表和電流表不能串聯(lián)接入電路，正確接法如圖所示：
④根據(jù)歐姆定律得：U=IR
根據(jù)電阻定律得：R=ρ

L

S

=ρ

L

( d 2 )2

聯(lián)立解得：U=

4ρI

πd2

則斜率：k=

4ρI

πd2

解得：ρ=

πd2k

4I

故答案為：（1）①17.5cm左右；②B；A；③m_AOQ=m_AOP+m_BOR
（2）①B、C、F；②0.185（0.181～0.185）；③見圖；④

πd2k

4I

．

點評：（1）掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關系，是解決本題的關鍵．
（2）測量電阻最基本的原理是伏安法，電路可分為測量電路和控制電路兩部分設計．測量電路要求精確，誤差小，可根據(jù)電壓表、電流表與待測電阻阻值倍數(shù)關系，選擇電流表內(nèi)、外接法．控制電路關鍵是變阻器的分壓式接法或限流式接法．