Question

【題目】某同學為了測量一輕彈簧的勁度系數，進行了如下實驗設計：如圖所示，將兩平行金屬導軌水平固定在豎直向下的勻強磁場中，金屬桿與導軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內，通過減小金屬桿與導軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時讀數等方法，使摩擦對實驗結果的影響可忽略不計請你按要求回答問題。

（1）幫助該同學完成實驗設計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器（）、電流表（A）、開關（）設計一電路圖，畫在圖中虛線框內，并正確連在導軌的C、D兩端，要求閉合開關后憚簧將伸長_____。

（2）若電源電動勢為3V，內阻較�。夯瑒幼冏杵髯畲笞柚禐�10Ω：電流表內阻較小。當閉合開關后，發現電路中無電流，請在保持電路完整的條件下，用多用電表來找到故障，則最好選擇的擋位是______

A．直流電壓”10V”擋 B．直流電流“0．5A”擋

C．歐姆“×1”擋 D．歐姆”×10”擋

（3）排除故障并正確連接電路后．閉合開關，通過一絕緣擋板使金屬桿緩慢移動，當移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1，記下金屬桿的位置．斷開開關，測出彈簧對應的長度為x1：改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2，彈簧對應的長度為x2，若已知導軌間的距離為d，勻強磁場的磁感應強度為B，則彈簧的勁度系數k＝_________。

Answer 1

【答案】（1）電路設計如圖；

（2）A （3） 或

【解析】

（1）低壓直流電源E、滑動變阻器R、電流表、開關S串接在CD兩點之間，如圖所示．

（2）根據歐姆檔的使用規則，嚴禁在接有電源的電路中使用歐姆檔，選項CD錯誤；在內部電流不確定的情況下用直流電流“0.5A”擋可能會超程，故可選擇．直流電壓“10V”擋 ，故選項B錯誤，A正確；

（3）設彈簧原長為L0，應用胡克定律有k（x1-L0）=BI1d
k（x2-L0）=BI2d
兩式相減可得k（x1-x2）=B（I1-I2）d，解得 ；