Question

I．為了探究加速度與力的關系，使用如圖1所示的氣墊導軌裝置進行實驗．其中G₁．G₂為兩個光電門，它們與數字計時器相連，當滑行器通過G_l．G₂光電門時，光束被遮擋的時間△t₁．△t₂都可以被測量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質量為m．回答下列問題：
（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其它儀器的情況下，如何判定調節是否到位？答：

 

．
（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是

 

．
A．m₁=5g    B． m₂=15g
C．m₃=40g    D．m₄=400g
（3）在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中求得的加速度的表達式為：

 

（用△t₁．△t₂．D．S表示）
II．要測量一只量程已知的電壓表的內阻，所備器材如下：
A．待測電壓表V（量程3V，內阻未知）
B．電流表A（量程3A，內阻0.01Ω）
C．定值電阻R（阻值2kΩ，額定電流50mA）
D．蓄電池E（電動勢略小于3V，內阻不計）
E．多用電表
F．開關K₁．K₂，導線若干
有一同學利用上面所給器材，進行如下實驗操作：
①首先，用多用電表進行粗測，選用×100Ω倍率，操作方法正確．若這時刻度盤上的指針位置如圖2甲所示，則測量的結果是

 

Ω．
②為了更精確地測出此電壓表內阻，該同學設計了如圖所示的2乙．丙實驗電路，你認為其中較合理的電路圖是

 

．其理由是

 

．
③在圖2丁中，根據你選擇的電路把實物連接好．
④用你選擇的電路進行實驗時，請簡述實驗步驟：

 

用上述所測量的符號表示電壓表的內阻R_V=

 

．

Answer 1

分析：對Ⅰ題應知道滑行器所受合力為繩子拉力的條件是滑行器質量遠大于砝碼的質量，Ⅱ題要明確電流表與電壓表的讀數要求是通過電流表表頭的電流不能太小，若將電壓表與電流表并聯，則電壓表示數太小，若串聯則電流表示數太小，故只能使用電壓表．

解答：解：I（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其它儀器的情況下，應將滑行器自由放在導軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運動．
（2）根據牛頓第二定律，對砝碼有F-mg=ma，對滑行器有F=Ma，聯立可得F=

Mmg

M+m

=

1

1+ m M

．mg，可見當m＜＜M時F=mg，所以當砝碼的質量m遠小于滑行器的質量M時，繩子對滑行器的拉力才可作為滑行器受到的合力，不合適的一組是D．
（3）由v=

△s

△t

得

v

1

=

D

△t   1

，

v

2

=

D

△t   2

，又

v

2 2

-

v

2 1

=2aS，可得a=

D 2

2S

(

1

△t 2 2

-

1

△t 2 1

)
II．①歐姆表的讀數為R=30×100Ω=3000Ω
   ②認為其中較合理的電路圖是丙，原因是乙圖中電流表的示數太小，誤差太大，丙圖中R的阻值與電壓表阻值接近，誤差小．
   ③實物圖連接如右圖所示：

④實驗步驟是：
閉合

K

1

，再閉合

K

2

，讀得電壓表示數

U

1

；再斷開

K

2

，讀得電壓表示數

U

2

．
根據歐姆定律

U

1

=E，

U   2

R   V

=

E -U   2

R

，兩式聯立解得

R

V

=

U   2 R

U   1 -U   2

故答案為Ⅰ（1）將滑行器自由放在導軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運動
          （2）D
           （3）a=

D 2

2S

(

1

△t 2 2

-

1

△t 2 1

)
Ⅱ①3000，②丙，③乙圖中電流表的示數太小，誤差太大，丙圖中R的阻值與電壓表阻值接近，誤差小．
  ④閉合

K

1

，再閉合

K

2

，讀得電壓表示數

U

1

，再斷開

K

2

，讀得電壓表示數

U

2

；

U   2 R

U   1 -U   2

點評：明確實驗原理是解決實驗題的關鍵，要熟記牛頓第二定律實驗中只有當砝碼或沙桶的質量遠小于滑行器或小車的質量時，繩對小車的拉力才能當做合力；電學實驗中注意電表讀數原理要求指針偏轉不能太小．