Question

I．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖1所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G₁、G₂為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G_l、G₂光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間△t₁、△t₂都可以被測(cè)量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其它儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：

 

．
（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是

 

．
A．m₁=5g    B． m₂=15g    C．m₃=40g    D．m₄=400g
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：

 

（用△t₁、△t₂、D、S表示）
II．實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如下：
電池E，電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻約1Ω
電壓表V₁：量程30V，內(nèi)阻r_l約為30kΩ
電壓表V₂：量程3V，內(nèi)阻r₂約為3kΩ；
電壓表V₃：量程2.5V，內(nèi)阻r₃約為2.5kΩ；
電阻箱R₁：最大阻值9999.9Ω、阻值最小改變量為0.1Ω；
滑動(dòng)變阻器R₂：最大阻值為50Ω；
電鍵S，導(dǎo)線若干．
要求用如圖2所示的電路測(cè)定電壓表內(nèi)阻．
（1）用此電路可以精確測(cè)量所給三塊電壓表中哪幾塊的內(nèi)阻？

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)中，你除了要讀出電阻箱的阻值R₁外，還需要讀出

 

，用所測(cè)數(shù)據(jù)表示待測(cè)電壓表內(nèi)阻的計(jì)算公式是

 

．（寫(xiě)出能測(cè)的所有電壓表內(nèi)阻公式）

Answer 1

分析：I．（1）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)控制變量法，先控制m一定，驗(yàn)證a與F成正比，再控制F一定，驗(yàn)證a與m成反比；實(shí)驗(yàn)中用勾碼的重力代替小車的合力，故要通過(guò)將長(zhǎng)木板右端墊高來(lái)平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于勾碼質(zhì)量來(lái)減小實(shí)驗(yàn)的誤差！先求出滑行器通過(guò)兩個(gè)光電門的速度，再根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移速度公式求解加速度；
II．（1）電壓表本身是純電阻，根據(jù)串并聯(lián)電路電壓關(guān)系得到電阻箱的電壓，算出電流，從而可以計(jì)算出與電阻箱串聯(lián)的那只電壓表的電阻值；
（2）根據(jù)串并聯(lián)電路電壓的關(guān)系求出電阻箱的電壓，算出電流，最后計(jì)算出與電阻箱串聯(lián)的那只電壓表的電阻值，寫(xiě)出方程，由結(jié)果討論分析．

解答：解：I．（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，讓滑行器自由做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
所以將滑行器自由放在導(dǎo)軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運(yùn)動(dòng)即可判斷是否到位；
（2）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)在滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，D答案不能滿足此條件．故選D    
（3）由題意得：滑行器通過(guò)G_l的速度為：v₁=

D

△t1

，v₂=

D

△t2

根據(jù)2as=v22-v12
解得：a=

D2

2s

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)
II．：（1）根據(jù)串并聯(lián)電路電壓關(guān)系得到電阻箱的電壓等于兩個(gè)電壓表的讀數(shù)之差，根據(jù)歐姆定律算出通過(guò)電阻箱的電流，從而可以計(jì)算出與電阻箱串聯(lián)的那只電壓表的電阻值；
本題是按2圖設(shè)計(jì)的電路測(cè)量的，為使測(cè)量引起的讀數(shù)誤差較小兩電壓表量程必須相近，所以只能精確測(cè)量V₂、V₃兩塊電壓表的內(nèi)阻．
故答案為：V₂、V₃；
（2）讀出電壓表V、V′的示數(shù)U、U′，則電阻箱的電壓為：U_R1=U′-U；
通過(guò)電阻箱的電流為：I_R1=

UR1

R1

=

U′-U

R1

通過(guò)電阻箱的電流等于通過(guò)電壓表V的電流，故電壓表V的電阻為：RV=

U

Iv

=

UR

U/-U

故答案為：I．（1）將滑行器自由放在導(dǎo)軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運(yùn)動(dòng)；（2）D；（3）

D2

2s

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)；
II．（1）V₂、V₃；（2）兩電壓表的讀數(shù)U、U′；

UR

U/-U

點(diǎn)評(píng)：（1）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力；
（2）本題關(guān)鍵要知道：電壓表是定值電阻；電阻箱可以當(dāng)電流表使用；滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法時(shí)選用阻值小的滑動(dòng)變阻器．