Question

（1）為了驗證“當質量一定時，物體的加速度與它所受的合外力成正比”，一組同學用圖甲所示的裝置進行實驗，并將得到的實驗數據描在圖乙所示的坐標圖中．

①在圖乙中作出a-F圖線；
②由a-F圖線可以發現，該組同學實驗操作中遺漏了

 

這個步驟；
③根據a-F圖線可以求出系統的質量是

 

（保留兩位有效數字）．
（2）電流表A₁的量程為0～200μA、內電阻約為500Ω，現要測其內阻，除若干開關、導線之外還有器材如下：
電流表A₂：與A₁規格相同
滑動變阻器R₁：阻值0～20Ω
電阻箱R₂：阻值0～9999Ω
保護電阻R₃：阻值約為3kΩ
電源：電動勢E約1.5V、內電阻r約2Ω
①如圖丙所示，某同學想用替代法測量電流表內阻，他設計了部分測量電路，在此基礎上請你將滑動變阻器接入電路中，使實驗可以完成．
②電路完整后，請你完善以下測量電流表A₁內電阻的實驗步驟．
a．先將滑動變阻器R₁的滑動端移到使電路安全的位置，再把電阻箱R₂的阻值調到

 

（填“最大”或“最小”）
b．閉合開關S₁、S，調節滑動變阻器R₁，使兩電流表的指針在滿偏附近，記錄電流表A₂的示數I
c．斷開S₁，保持S閉合、R₁不變，再閉合S₂，調節電阻箱R₂，使電流表A₂的示數

 

，讀出此時電阻箱的示數R₂，則電流表A₁內電阻 r=

 

．

Answer 1

分析：（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據處理以及注意事項．作出a-F圖線應該采用描點法擬合呈一條傾斜的直線．
（2）由圖示可知，實驗應用半偏法測電流表內阻，為方便操作，應選最大阻值較小的滑動變阻器，由于電流表內阻遠大于滑動變阻器電阻，滑動變阻器應采用分壓接法，據此作出實驗電路圖．根據電路圖與半偏法測電阻的原理設計實驗步驟．

解答：解：①如圖

②從上圖中發現直線沒過原點，當F≤0.12N時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力將繩子的拉力抵消．該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．
③根據a-F圖線可以求出a-F圖線的斜率即物體質量的倒數．所以質量m=

0.4-0.12

0.9

=0.31kg
（2）①為方便實驗操作，滑動變阻器選擇R₁：阻值0～20Ω，電流表電阻遠大于滑動變阻器最大阻值，
為多次測量，滑動變阻器應采用分壓接法，實驗電路圖如圖所示．

②根據實驗電路、半偏法測電筆內阻的原理，實驗步驟如下：
a、將變阻器R₁的滑動端移到左端，電阻箱的阻值調到最大．
b、閉合開關S₁、S，調節變阻器，使兩電流表指針有較大的偏轉，記錄電流表A₂的示數I．
c、斷開S₁，保持S閉合、R₁不變，再閉合S₂，調節電阻箱，使電流表A₂的示數再次為I．
   讀出此時電阻箱的示數R₂，R₂的大小為電流表A₁內電阻r．即r=R₂．
故答案為：（1）①如圖②平衡摩擦力③0.31kg （0.30 kg～0.33 kg）； 
         （2）①完成電路如圖   ②a．最大c．再次為I（或仍為I）R₂．

點評：知道實驗原理是正確設計實驗電路圖、補充實驗步驟的關鍵．