Question

Ⅰ．用如圖1所示的實驗裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（交流電頻率為50Hz）：

（1）按實驗要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序以字母代號填寫在橫線上：

D、C、E、A、B、F

A．保持重物（砝碼及砝碼盤）的質(zhì)量不變，在小車里加砝碼，測出加速度，重復(fù)幾次
B．保持小車質(zhì)量不變，改變重物（砝碼及砝碼盤）的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次
C．用天平測出小車的質(zhì)量
D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動
E．掛上重物，接通打點計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點
F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a-F和a-

1

m

的圖線
（2）圖2所示是某同學(xué)通過實驗得到的一條紙帶，他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G等7個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出），將毫米刻度尺放在紙帶上．根據(jù)下圖可知，打下E點時小車的速度為

0.20

m/s．小車的加速度為

0.40

m/s²．（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
Ⅱ．有一節(jié)干電池，電動勢大約為1.5V，內(nèi)電阻約為1.0Ω．某實驗小組的同學(xué)們?yōu)榱吮容^準確地測出該電池的電動勢和內(nèi)電阻，他們在老師的支持下得到了以下器材：
A．電壓表V（15V，10kΩ）
B．電流表G（量程3.0mA，內(nèi)阻R_g=10Ω）
C．電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～20Ω，10A）
E．滑動變阻器R₂（0～100Ω，1A）
F．定值電阻器R₃=990Ω
G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干
（1）為了能準確地進行測量，同時為了操作方便，實驗中應(yīng)選用的滑動變阻器是

D

．（填寫器材編號）
（2）請在虛線框內(nèi)（圖1）畫出他們采用的實驗原理圖．（標注所選擇的器材符號）
（3）該小組根據(jù)實驗設(shè)計的原理圖測得的數(shù)據(jù)如下表，為了采用圖象法分析處理數(shù)據(jù)，請你在圖2所示的坐標紙上選擇合理的標度，作出相應(yīng)的圖線．

序號	1	2	3	4	5	6
電流表G（I1/mA）	1.37	1.35	1.26	1.24	1.18	1.11
電流表A（I2/A）	0.12	0.16	0.21	0.28	0.36	0.43

（4）根據(jù)圖線求出電源的電動勢E=

1.48

V（保留三位有效數(shù)字），電源的內(nèi)阻r=

0.84

Ω（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：1、明確實驗原理，了解實驗的具體操作，對于實驗步驟要先安裝器材，再進行實驗的邏輯順序進行，正確的利用圖象進行實驗數(shù)據(jù)處理并能進行誤差分析．
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上記數(shù)點時的瞬時速度大小，根據(jù)△x=aT²求加速度．
2、將電流表G串聯(lián)一個電阻，可以改裝成較大量程的電壓表．因為電源的內(nèi)阻較小，所以應(yīng)該采用較小最大值的滑動變阻器，有利于數(shù)據(jù)的測量和誤差的減小．
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)的知識求出I₁和電源兩端電壓U的關(guān)系，根據(jù)圖象與縱軸的交點求出電動勢，由與橫軸的交點可得出路端電壓為某一值時電流，則可求得內(nèi)阻．

解答：解：（1）①對于實驗步驟要先安裝器材，再進行實驗的邏輯順序進行，不能顛倒邏輯順序，要有利于減小實驗誤差，
故其順序為：D、C、E、A、B、F
②由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度得：
v_E=

xDF

tDF

=

0.04

0.2

=0.20m/s
設(shè)A到B之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄、x₅、x₆，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
 x₆-x₃=3a₃T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值
得：a=

1

3

（a₁+a₂+a₃）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=

xDG-xAD

9T2

=

(9.60-3.00) cm-(3.00-0)cm

9×(0.1)2

m/s²=0.40m/s²
（2）①因為電源的內(nèi)阻較小，所以應(yīng)該采用較小最大值的滑動變阻器，有利于數(shù)據(jù)的測量和誤差的減�。�滑動變阻器應(yīng)選D，
②上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個電流表，將電流表G串聯(lián)一個電阻，可以改裝成較大量程的電壓表．

③利用測出的數(shù)據(jù)繪出的I₁-I₂圖線：

④根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)的知識得電源兩端電壓為：U=I₁（990+10）=1000I₁，
根據(jù)圖象與縱軸的交點得電動勢為E=1.48mA×1000Ω=1.48V
與橫軸的交點可得出路端電壓為1.06V時電流是0.5A，
由閉合電路歐姆定律E=U+Ir可得：r=0.84Ω；
故答案為：Ⅰ（1）D、C、E、A、B、F
（2）0.20m/s，0.40m/s²
Ⅱ（1）D；（2）如圖a所示；
（3）如圖b所示
（4）1.48，0.84．

點評：1、解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚．
要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．
2、在測量電源電動勢和內(nèi)阻時，要注意根據(jù)畫出的U-I圖象分析出電動勢及內(nèi)阻．