Question

（1）有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的U-I圖線，有下列器材供選用：
A．電壓表（0～5V，內(nèi)阻10kΩ）     B．電壓表（0～10V，內(nèi)阻20kΩ）
C．電流表（0～0.3A，內(nèi)阻1Ω）      D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（5Ω，1A）           F．滑動(dòng)變阻器（500Ω，0.2A）
①實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用

 

，電流表應(yīng)選用

 

．為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓表從零開(kāi)始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

 

（用序號(hào)字母表示）．
②請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把圖中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖．
③根據(jù)U-I圖象，當(dāng)燈泡兩端所加電壓為3.2V時(shí)，電功率為

 

W
（2）在實(shí)驗(yàn)室里為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，一般采用如圖甲、乙所示的兩種裝置：
①若入射小球質(zhì)量為m₁，半徑為r₁；被碰小球質(zhì)量為m₂，半徑為r₂，則

 

A．m₁＞m₂，r₁＞r₂
B．m₁＞m₂，r₁＜r₂
C．m₁＞m₂，r₁=r₂
D．m₁＜m₂，r₁=r₂
②若采用圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是

 

．
A．直尺　B．游標(biāo)卡尺
C．天平　D．彈簧測(cè)力計(jì)　E．秒表
③設(shè)入射小球的質(zhì)量為m₁，被碰小球的質(zhì)量為m₂，則在用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)（P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置），所得“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的結(jié)論為

 

．（用裝置圖中的字母表示）
（3）在用如圖5所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是

 

A．通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
B．通過(guò)改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值
C．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度
D．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
②電壓與電流從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻關(guān)系確定電流表接法，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路圖．
③由圖象求出電壓所對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡的實(shí)際功率．
（2）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．小球發(fā)生正碰，碰撞時(shí)兩小球球心應(yīng)在同一高度．
兩球做平拋運(yùn)動(dòng)，由于高度相等，則平拋的時(shí)間相等，水平位移與初速度成正比，把平拋的時(shí)間作為時(shí)間單位，小球的水平位移可替代平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．將需要驗(yàn)證的關(guān)系速度用水平位移替代．根據(jù)表達(dá)式確定需要測(cè)量的物理量．
（3）小車在水平的平面上被橡皮筋拉動(dòng)做功，導(dǎo)致小車的動(dòng)能發(fā)生變化．小車的速度由紙帶上打點(diǎn)來(lái)計(jì)算，從而能求出小車的動(dòng)能變化．每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都要一致，則一根做功記為W，兩根則為2W，然后通過(guò)列表描點(diǎn)作圖探究出功與動(dòng)能變化的關(guān)系．

解答：解：（1）①燈泡額定電壓是4V，則電壓表選A；燈泡額定電流I=

P

U

=

2W

4V

=0.5A，則電流表選D；為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E．
②燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻R=

U

I

=

4

0.5

=8Ω，

R

RA

=

8Ω

0.4Ω

=20，

RV

R

=

10000Ω

8Ω

=1250，

RV

R

＞

R

RA

，則電流表采用外接法，
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電壓與電流從零開(kāi)始變化，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如圖所示，根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，如圖所示；
③由圖3所示圖象可知，電壓U=3.2V對(duì)應(yīng)的電流I=0.45A，燈泡實(shí)際功率P=UI=3.2V×0.45A=1.44W．
（2）①驗(yàn)證碰撞過(guò)程的動(dòng)量守恒，為防止兩個(gè)小球碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量與大宇被碰球的質(zhì)量；
要使兩球發(fā)生對(duì)心正碰，兩小球發(fā)生碰撞時(shí)，兩球的球心應(yīng)在同一水平面上，則兩球半徑應(yīng)相等；故選C．
②小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，設(shè)為t，平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x=vt，
在時(shí)間t相等的情況下，小球的水平位移x與初速度v成正比，
由圖甲示可知，P為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，
則入射球碰前的水平位移為：OP，碰后的水平位移為OM，碰后被碰球的水平位移為O′N，
需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：m₁OP=m₁OM+m₂O′N．
（3）A．通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值，故A正確；
B、每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋的長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，故B錯(cuò)誤；
C、通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度，根據(jù)該最大速度求出小車獲得的動(dòng)能，從而探究功與動(dòng)能變化的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不需要測(cè)小車的平均速度，故C正確，D錯(cuò)誤．故選AC．
故答案為：（1）①A；D；E；②電路圖如圖所示；③1.44；（2）①C；②AC；③m₁OP=m₁OM+m₂O′N；（3）AC．

點(diǎn)評(píng)：（1）要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選取原則、確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確作出實(shí)驗(yàn)電路圖的關(guān)鍵．
（2）要掌握實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、知道小球離開(kāi)水平軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，可以用小球的水平位移代替小球的初速度．
（3）本題關(guān)鍵之處：明確實(shí)驗(yàn)原理，在原理的基礎(chǔ)上，理解橡皮筋相同之外，伸長(zhǎng)也相同；同時(shí)要算出小車的最大速度．