Question

【題目】（1）某同學用圖所示的 “碰撞實驗裝置”研究直徑相同的兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。

①在實驗中小球速度不易測量，可通過僅測量_____解決這一問題。

A．小球做平拋運動的時間

B．小球做平拋運動的水平距離

C．小球做平拋運動的初始高度

D．小球釋放時的高度

②圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，R為水平槽末端。利用鉛垂線在記錄紙上確定R的投影點O。實驗時先使A球從斜槽上G處由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡；此后，再把B球放在R處，將A球再從G處由靜止釋放，與B球碰撞后在記錄紙上分別留下A、B兩球落點痕跡。由測量可知，碰撞前A球做平拋運動的水平距離為x0；碰撞后，A、B兩球做平拋運動的水平距離分別為x1、x2。用天平稱量A、B兩球的質量分別為mA、mB。若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為____（用題目給出的物理量符號表示）。

（2）在“測定金屬的電阻率”的實驗中，金屬絲的阻值約為5，某同學先用刻度尺測量金屬絲的長度l=50.00cm，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時刻度位置如圖7所示，再用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據電阻定律計算出該金屬材料的電阻率。

①該電阻絲直徑的測量值d=___________mm；

②實驗中能提供的器材有：

A．電壓表V1（量程0～3V，內阻約3k）

B．電壓表V2（量程0～15V，內阻約15k）

C．電流表A1（量程0～3A，內阻約0.01）

D．電流表A2（量程0～0.6A，內阻約0.1）

E．滑動變阻器R1（0～20）

F．滑動變阻器R2（0～500）

G．電源E（電動勢為3.0V）及開關和導線若干

該同學從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進行測量，則電壓表應選擇_______，電流表應選擇________，滑動變阻器應選擇_______，（選填各器材前的字母）。要求在流過金屬絲的電流相同情況下，電源消耗功率最小，并能較準確地測出電阻絲的阻值，實驗電路應選用圖_________。

③該同學建立U-I坐標系，如圖所示，圖中已標出了與測量數據對應的五個坐標點，還有一次測量的電壓表和電流表示數如圖10所示，請根據測量數據將坐標點補全，并描繪出U-I圖線。由圖線數據可計算出金屬絲的電阻為____Ω（保留兩位有效數字）。設被測金屬絲電阻為R，則該金屬材料電阻率的表達式是________________ （用題目給出的物理量符號表示）。

④實驗中使用的電流表內阻為RA，電壓表內阻為RV，若考慮電流表和電壓表內阻的影響，圖U-I圖像中圖線斜率k與該金屬材料的電阻率ρ的關系是k=___________（用題目給出的物理量符號表示）。

Answer 1

【答案】（1）①B ② （2）①0.233（0.231-0.235） ② A，D，E， 丁 ③ 補坐標點 畫圖線 5.2 （5.1~5.5） ④

【解析】

（1） ①利用平拋運動中豎直高度相同，所以運動時間相同，所以水平速度之比即為水平位移之比，故只需測量小球做平拋運動的水平距離即可，正確答案為B；

②動量守恒中將速度替換成位移；

（2）①螺旋測微器的的讀數，主尺為0，副尺為23.3，最后為0+0.01mm×23.3=0.233mm；

②根據待測電阻絲的阻值和電源電動勢可知，電壓表選擇0～3V，電流表選擇0～0.6A，滑動變阻器選擇0～20，由于待測金屬絲是小電阻，所以選外接，因為電源輸出功率小，所以選限流，即丁圖；

③將點連成直線，排除偏差較大的點，求解圖像斜率，即可求得電阻，由電阻率公式，可得；

④考慮電壓表內阻，電阻絲兩點電壓還是電表讀數，，化簡可得，再由帶入，可得；