Question

（1）向心力演示器如圖1所示．轉動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動．皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運動．小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力，通過橫臂的杠桿使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8，標尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個球所受向心力的大小．現將小球分別放在兩邊的槽內，為探究小球受到的向心力大小與哪些因素有關系，下列想法正確的是______

A．用質量不同的鋼球和鋁球做實驗，使它們運動半徑相等，比較向心力的大小與質量大小的關系
B．用質量相同的兩個小球做實驗，使它們的角速度不等，比較向心力的大小與角速度大小的關系
C．用質量相同的兩個小球做實驗，使它們的運動半徑不等，比較向心力的大小與半徑大小的關系
D．在兩個小球的質量、運動半徑和角速度三個量中，保持其中兩個量相等，才能比較向心力的大小與第三個量的關系
（2）圖2為某電流表G的表盤，測得電流表G內阻為R_g=105.0Ω，把它改裝成量程為U_V=15V的電壓表，需要______聯（填“串”或“并”）一個電阻R_x=______．請在圖3的虛線框內標上改裝后表盤上應該標注的符號．用它來測量電壓，電流表盤指針位置如圖3所示，則此時所測量的電壓值應是______V．
（3）某同學在做“用多用電表探測黑箱內的元件”的實驗中，已知黑箱面板上有三個接線柱A、B、C，如圖4所示，黑箱內的元件可能是電阻、二極管、電容等，且只有其中兩個元件，測量情況為：

紅表筆	A	A	B	B	C	C
黑表筆	B	C	A	C	A	B
測量結果	接近0Ω	接近10kΩ	∞	10kΩ	∞	10kΩ

請根據以上結果畫出黑箱中的電路．

Answer 1

【答案】分析：（1）要探究小球受到的向心力大小與質量的關系，需控制一些變量，即保持小球轉動的半徑和角速度不變．探究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需保持小球的質量、轉動的半徑不變．探究小球受到的向心力大小與半徑的關系，需保持小球的質量、轉動的角速率不變．
（2）要把電流表G改裝成量程為U_V=15V的電壓表，需要串聯電阻R_x，根據歐姆定律求解R_x．并由歐姆定律求出電流表盤指針位置如圖3所示時所測量的電壓值．
（3）根據表格的數據分析黑箱中的元件．若正向與反向電阻相差很大，是二極管．若正向與反向電阻相等，則是電阻．
解答：解：（1）根據F=mrω²，知向心力與三個量有關，在兩個小球的質量、運動半徑和角速度三個量中，保持其中兩個量相等，才能比較向心力的大小與第三個量的關系．故D正確，ABC均錯誤．
故選D
（2）要把電流表G改裝成量程為U_V=15V的電壓表，需要串聯電阻R_x，根據歐姆定律求解R_x==49895Ω．
電流表盤指針位置如圖3所示電流為I=230.0μA，所測量的電壓值為U=I（R_g+R_x）=11.5V
（3）由表格的數據可以看出，AB間正向與反向電阻相差很大，應是二極管，B接線柱接二極管的正極，BC間電阻正向與反向電阻相同，則BC間是電阻．畫出電路圖如圖．
故答案為：
（1）D；（2）串，49895Ω，11.5V．（3）畫出黑箱中的電路如圖所示．
點評：本實驗第1題采用控制變量法，即要研究一個量與另外一個量的關系，需要控制其它量不變．第2題電表的改裝關鍵抓住原理是串聯電路的分壓作用．