Question

I．下列實驗中，沒有系統誤差的是______
A．在探究a與M、F之間關系的實驗中，用沙和沙桶的重力大小代替繩子的拉力
B．在測定金屬絲的電阻率實驗中電流表外接法測量金屬絲的電阻
C．在探究小車速度隨時間變化規律的實驗中用逐差法測量小車運動的加速度
D．在驗證機械能守恒實驗中，重錘減少的重力勢能等于重錘增加的動能
II．在探究“牛頓第二定律”時，某小組設計雙車位移比較法來探究加速度與力的關系．實驗裝置如圖所示，將兩個帶滑輪的長木板并排固定放置，選取兩輛完全相同的小車A和B，兩小車后的剎車線穿過尾端固定板，由安裝在后面的剎車系統同時進行控制（未畫出剎車系統）．通過改變砝碼盤中的砝碼來改變拉力大小．
（1）在實驗中怎樣得到兩車加速度的比例關系？
（2）為了使繩子的拉力成為小車受到的合外力，在實驗中必須做的操作是：______

III．現要測量某一待測電阻R_x的阻值，給定的器材有：
A．待測電阻R_x；阻值約為200Ω
B．電源E；電動勢約為3.0V，內阻可忽略不計
C．電流表A₁；量程為0～10mA，內電阻r₁=20Ω
D．電流表A₂：量程為0～20mA，內電阻約為8Ω
E．定值電阻R：阻值R=80Ω
F．單刀單擲開關S，導線若干．
（1）為了盡量準確測量電阻R_x值，請在方框內設計實驗電路原理圖．
（2）根據實驗數據，得出測量R_x的表達式并說明各符號的含義：R_x______．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ系統誤差是由實驗原理、實驗設計造成的，分析各實驗誤差來源，然后答題．
Ⅱ探究牛頓第定律實驗，首先應平衡摩擦力，使與小車相連的細線平行于木板平面，以減小實驗誤差；
由勻變速運動的速度公式可以推導出加速度與位移的關系，然后答題．
Ⅲ、（1）沒有電壓表，可以把定值電阻與待測電阻并聯，由歐姆定律求出電阻兩端電壓，
用電流表測出通過電阻的電流，然后由歐姆定律求出待測電阻阻值；為了準確測出電阻阻值，
應進行多次測量求平均值，可以采用滑動變阻器的分壓接法，據此作出實驗電路圖；
（2）根據實驗所測量的量，應用并聯電路特點、歐姆定律求出待測電阻阻值．
解答：解：Ⅰ．A、在探究a與M、F之間關系的實驗中，用沙和沙桶的重力大小代替繩子的拉力，
繩子對小車的拉力小于沙和沙桶的重力，存在誤差，這是系統誤差，A不符合題意；
B、在測定金屬絲的電阻率實驗中電流表外接法測量金屬絲的電阻，由于電壓表的分流作用，電流的測量值大于真實值，實驗存在誤差，這是系統誤差，B不符合題意，
C、在探究小車速度隨時間變化規律的實驗中用逐差法測量小車運動的加速度，
實驗誤差是由于測量位移而引起的，是偶然誤差，C不符合題意；
D、在驗證機械能守恒實驗中，重錘減少的重力勢能等于重錘增加的動能，
由于存在阻力，重錘減少的重力勢能大于重錘增加的動能，
誤差是由實驗設計引起的系統誤差，D不符合題意；故C正確．
Ⅱ．（1）小車由靜止釋放，做初速度為零的勻加速運動，由位于公式可知，
小車的位移x=at²；兩小車同時釋放、同時停止運動，它們的運動時間t相等，
則兩小車的位移之比==，由此可知，小車的加速度之比等于小車的位移之比，
實驗中可以測出小車在相等時間內的位移，則小車的加速度之比等于位移之比．
（2）為了使繩子的拉力成為小車受到的合外力，實驗時應：①平衡摩擦力，
②調節滑輪的高度使牽引小車的繩子與木板平面平行．
Ⅲ．（1）由所給的實驗器材可知，只有兩個電壓表，沒有電壓表，
可以把定值電阻與待測電阻并聯，用量程大的電流表測測它們的并聯電流，
量程小的電流表測通過定值電阻的電流，由歐姆定律求出并聯電壓，
由并聯電路特點求出通過待測電阻的電流，然后由歐姆定律求出待測電阻阻值，
為了減小實驗誤差，實驗時應進行多次測量求平均值，滑動變阻器采用分壓接法，
實驗電路圖如圖所示．
（2）閉合開關，移動滑片，測出電流表A₁的示數是I₁，電流表A₂的示數是I₂，
電流表A₁與定值電阻R串聯，測定值電阻電流，待測電阻電壓U_X=U+U_A1=I₁R+I₁r₁，
電流表A₂測兩電阻的并聯電流，通過待測電阻的電流I_X=I₂-I₁，
待測電阻阻值R_X==R_X=．
故答案為：Ⅰ、C；Ⅱ、（1）測出小車在相等時間內的位移，則小車的加速度之比等于位移之比；
（2）①平衡摩擦力，②調節滑輪的高度使牽引小車的繩子與木板平面平行．
Ⅲ、（1）電路圖如圖所示；（2）．
點評：本題是一道綜合實驗題，考查了實驗誤差分析、探究牛頓第二定律實驗的原理與實驗注意事項、設計測電阻的實驗電路圖，求電阻表達式等問題，是實驗的常考問題，但難度不是很大，熟練掌握基礎知識即可正確解題．