Question

（1）“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，當(dāng)小車(chē)在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W．當(dāng)用4條、6條、8條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為2W、3W、4W…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車(chē)獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．

①關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是______．
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6V
B．實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等
C．每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車(chē)從同一位置由靜止彈出
D．利用每次測(cè)出的小車(chē)最大速度v_m和橡皮筋做的功W，依次做出W-v_m、W-v_m²、W-v_m³、W²-v_m、W³-v_m…的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系．
②圖2給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA=5.65cm，OB=7.12cm，OC=8.78cm，OD=10.40cm，OE=11.91cm，．已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車(chē)獲得的最大速度v_m=______m/s．
（2）有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬管線(xiàn)樣品，長(zhǎng)約為60cm，電阻大約為6Ω．橫截面如圖3所示．
①用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線(xiàn)的外徑，示數(shù)如圖4所示，金屬管線(xiàn)的外徑為_(kāi)_____mm；
②現(xiàn)有如下器材
A．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）
B．電流表（量程3A，內(nèi)阻約0.03Ω）
C．電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
D．滑動(dòng)變阻器（1750Ω，0.3A）
E．滑動(dòng)變阻器（15Ω，3A）
F．蓄電池（6V，內(nèi)阻很�。�
G．開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線(xiàn)若干
要進(jìn)一步精確測(cè)量金屬管線(xiàn)樣品的阻值，電流表應(yīng)選______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______．（只填代號(hào)字母）．
③請(qǐng)將圖5所示的實(shí)際測(cè)量電路補(bǔ)充完整．
④已知金屬管線(xiàn)樣品材料的電阻率為ρ，通過(guò)多次測(cè)量得出金屬管線(xiàn)的電阻為R，金屬管線(xiàn)的外徑為d，要想求得金屬管線(xiàn)內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的截面積S，在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還需要測(cè)量的物理量是______．計(jì)算中空部分截面積的表達(dá)式為S=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）實(shí)驗(yàn)原理：橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車(chē)的動(dòng)能，實(shí)驗(yàn)中用到多條橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉長(zhǎng)的一樣多，這樣橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功才有倍數(shù)關(guān)系．
橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功和小車(chē)獲得的動(dòng)能滿(mǎn)足：w=mv²的關(guān)系，所以當(dāng)小車(chē)質(zhì)量一定時(shí)：w與v²成正比．
（2）①螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀．
②根據(jù)電路中電流的大小確定電流表的量程，從測(cè)量誤差的角度選擇滑動(dòng)變阻器．
③將待測(cè)電阻與電壓表和電流表內(nèi)阻比較，確定其是大電阻還是小電阻，從而確定電流表的內(nèi)外接．
④根據(jù)電阻定律求出導(dǎo)體電阻的橫截面積，用大圓的面積減去電阻的橫截面積，即為中空部分的截面積．
解答：解：（1）①A：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源，故A錯(cuò)誤．
B：實(shí)驗(yàn)中用到多條橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉長(zhǎng)的一樣多，這樣橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功才有倍數(shù)關(guān)系．故B錯(cuò)誤．
C：小車(chē)獲得的動(dòng)能應(yīng)該等于橡皮筋對(duì)其做的功，所以小車(chē)必須從同一位置由靜止彈出．故C正確．
D：橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功和小車(chē)獲得的動(dòng)能滿(mǎn)足：w=mv²的關(guān)系，所以當(dāng)小車(chē)質(zhì)量一定時(shí)：w與v²成正比．所以最好做w與v²的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要畫(huà)多個(gè)圖象找最好的，故D正確．
故選：CD
②從紙帶上我們可判斷出打C點(diǎn)時(shí)，小車(chē)具有最大的速度
v_C可由B到D的平均速度求出：
即：v_C==0.82m/s
故答案為：①CD
②0.82
（2）：①螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等于1mm+0.01×12.5mm=1.125mm．
②電路中的電流大約為I=A=0.5A，所以電流表選擇A．待測(cè)電阻較小，若選用大電阻滑動(dòng)變阻器，測(cè)量誤差角度，所以滑動(dòng)變阻器選擇E．
③待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，所以電流表采取外接法．滑動(dòng)變阻器可以采用限流式接法，也可以采用分壓式接法．
④還需要測(cè)量的物理量是管線(xiàn)長(zhǎng)度L，根據(jù)R=ρ，則S=，則中空部分的截面積S′=-S=．
故答案為：①1.125
②A；E
③見(jiàn)答圖

④管線(xiàn)長(zhǎng)度L；
點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)原理是：w=mv²，實(shí)驗(yàn)中要清楚是如何改變w，如何獲得的速度v即可．
解決本題的關(guān)鍵掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，以及掌握電阻定律的公式，掌握如何確定電流表的內(nèi)外接．