Question

（2010?天津模擬）（1）某同學做“雙縫干涉測光的波長”實驗時，相鄰兩條亮紋間的距離用帶有螺旋測微器的測量頭測出，如圖所示．測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊時螺旋測微器的示數(shù)為

4.946

mm．
（2）氣墊導軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計），采用的實驗步驟如下：
a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B
b．調(diào)整氣墊導軌，使導軌處于水平
C．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上
d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L₁，
e．按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t₁和t₂
①實驗中還應測量的物理量是

B的右端至D板的距離L₂

．
②利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是

m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0

．
③利用上述實驗數(shù)據(jù)還可以求出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小，請寫出彈性勢能表達式為

E_P=

1

2

m_A（

L1

t1

）²+

1

2

m_B（

L2

t2

）²，

（3）實驗桌上有下列實驗儀器：
A．待測電源（電動勢約3V，內(nèi)阻約7Ω）：
B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約0.5Ω，3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω：）
C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V檔內(nèi)阻約5kΩ，15V檔內(nèi)阻約25kΩ）：
D．滑動變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）：
E．滑動變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）：
F．開關(guān)、導線若干：
請解答下列問題：
①利用給出的器材測量電源的電動勢和內(nèi)阻，要求測量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應選擇的滑動變阻器是

D

（填代號），應選擇的電流表量程是

0～0.6A

（填量程），應選擇的電壓表量程是

0～3V

（填量程）．
②根據(jù)某同學測得的數(shù)據(jù)得知電動勢E=3V，內(nèi)阻r=6Ω，某小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時小燈泡的實際功率為

0.375W

W．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）螺旋測微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，需估讀．
（2）要驗證動量守恒定律需要知道物體的質(zhì)量和速度，而速度可以用位移與時間的比值代替，故要測位移；
利用v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，即可將m_Av_A-m_BV_B=0，轉(zhuǎn)化為m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
根據(jù)能量守恒，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運動時的動能即E_p=

1

2

m_AV_A²+

1

2

m_B v_B²，利用位移求出v_A和v_B．
（3）由于滑動變阻器E的額定電流遠小于電流表的量程，電阻太大，調(diào)節(jié)時電路中電流表變化緩慢，不方便調(diào)節(jié)，而滑動變阻器D接入電路時，電路中最小電流約為阻I_min=

E

R+r

=0.14A，并不超過電流表的量程，故應選擇的滑動變阻器是D，小燈泡的伏安特性曲線與電源的U-I圖線的交點表示小燈泡接在該電源上的工作狀態(tài)，讀出電壓和電流，由P=UI求出功率．

解答：解：（1）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×44.6mm=0.446mm，最終讀數(shù)為4.946mm．
（2）①因系統(tǒng)水平方向動量守恒即m_Av_A-m_BV_B=0，由于系統(tǒng)不受摩擦，故滑塊在水平方向做勻速直線運動故有v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，即m_Av_A-m_BV_B=0．
所以還要測量的物理量是：B的右端至D板的距離L₂．
②由①分析可知驗證動量守恒定律的表達式是m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
③根據(jù)能量守恒定律被壓縮彈簧的彈性勢能E_p=

1

2

m_AV_A²+

1

2

m_B v_B²，
將v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，代入上式得E_P=

1

2

m_A（

L1

t1

）²+

1

2

m_B （

L2

t2

）²，
（3）①由題，一方面，滑動變阻器E的額定電流遠小于電流表的量程，而實驗時電路中的電流要達到電流表量程的一半，即0.3A左右，容易燒壞此變阻器，另一方面容易，該變阻器總電阻太大，調(diào)節(jié)時電路中電流表變化緩慢，不方便調(diào)節(jié)，而滑動變阻器D接入電路時，電路中最小電流約為I_min=

E

R+r

=0.14A，并不超過電流表的量程，故應選擇的滑動變阻器是D．
應選擇的電流表量程是0～0.6A，應選擇的電壓表量程是0～3V 
②小燈泡的伏安特性曲線與電源的U-I圖線的交點表示小燈泡接在該電源上的工作狀態(tài)，
作出電源的U-I圖象，讀出交點處的電壓和電流分別為：U=1.5V，I=0.25A，則小燈泡的功率為 P=UI=0.375W．


故答案為：（1）4.946
（2）①B的右端至D板的距離L₂ 
②m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0   
③E_P=

1

2

m_A（

L1

t1

）²+

1

2

m_B （

L2

t2

）²，
（3）①D，0～0.6A，0～3V 
②0.375W

點評：（1）解決本題的關(guān)鍵掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法
（2）利用位移或位移與時間的比值表示物體的速度是物理實驗中常用的一種方法，要注意掌握．
（3）本題考查選擇器材、分析圖象的能力，關(guān)鍵根據(jù)實驗的原理：閉合電路歐姆定律進行研究．