Question

【題目】某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進行了如下實驗：

①用天平測出電動小車的質量為0.4kg；

②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖1所示安裝；

③接通打點計時器（其打點周期為0.02s）；

④使電動小車以額定功率加速運動，達到最大速度一段時間后關閉小車電源．待小車靜止時再關閉打點計時器（設在整個過程中小車所受的阻力恒定）。

在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的點跡如圖2甲、乙所示，圖中O點是打點計時器打的第一個點．

請你分析紙帶數據，回答下列問題：

（1）該電動小車運動的最大速度為___________m/s；

（2）該電動小車運動過程中所受的阻力大小為___________N；

（3）該電動小車的額定功率為___________W．

（4）①小明同學用螺旋測微器測定某一金屬絲的直徑，測得的結果如下左圖所示，則該金屬絲的直徑d=__________mm。然后他又用游標尺上標有20等分刻度的游標卡尺測該金屬絲的長度，測得的結果如下右圖所示，則該工件的長度L=__________cm。

②然后小明又用多用電表粗略測量某金屬電阻絲的電阻Rx約為5.0Ω，為了盡可能精確地測定該金屬絲的電阻，且測量時要求通過金屬絲的電流在0～0.5A之間變化.根據下列提供的實驗器材，解答如下問題：

A、量程0.1A，內阻r1=1Ω的電流表A1

B、量程0.6A，內阻約為0.5Ω的電流表A2

C、滑動變阻器R1全電阻1.0Ω，允許通過最大電流10A

D、滑動變阻器R2全電阻100Ω，允許通過最大電流0.1A

E、阻值為59Ω的定值電阻R3

F、阻值為599Ω的定值電阻R4

G、電動勢為6V的蓄電池E

H、電鍵S一個、導線若干

（a）根據上述器材和實驗要求完成此實驗，請在虛線框內畫出測量該金屬絲電阻Rx的實驗原理圖______________（圖中元件用題干中相應的元件符號標注）。

（b）實驗中測得電表A1示數為I1，A2表示數為I2，其它所選的物理量題目中已給定，請寫出電阻絲的電阻表達式Rx=_____________.

Answer 1

【答案】1.5m/s 1.6N 2.4W d=3.205mm（3.201—3.08均得分） L=5.015cm Rx=

【解析】

（1）小車勻速運動時，牽引力等于阻力，此時速度最大，最大速度為。
（2）勻減速運動階段，由圖可知相鄰兩個點的時間間隔為：T=2×0.02s=0.04s，根據推論：△x=aT2，代入數據可得：

根據牛頓第二定律有：Ff=ma=0.4×4N=1.6N。
（3）電動小車的額定功率：P=Fv=Ffv=1.6×1.5=2.4W

（4）①該金屬絲的直徑d=3mm+0.01mm×20.5=3.205mm。該工件的長度L=5cm+0.05mm×3=5.015cm。

②沒有電壓表，可以用已知內阻的電流表A1與定值電阻串聯測電壓，電源電動勢為6V，電壓表內阻為：，則定值電阻阻值為：60-1=59Ω，應選擇定值電阻R3；實驗要求通過金屬絲的電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應選擇R1；為減小實驗誤差，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示：

③由圖示電路圖可知，待測電阻阻值