Question

請完成以下兩小題．
（1）在利用自由落體驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作選得紙帶如圖，其中O是起始點（打點計時器打O點時，物體恰好開始下落），A、B、C是打點計時器連續打下的3個點，已知打點計時器使用的交流電源頻率為50Hz，該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離分別為9.51cm、12.42cm、15.70cm．若下落物體的質量為0.1Kg，該同學用它在OB段的運動來驗證機械能守恒定律，則該過程物體重力勢能的減少量為

 

 J，動能的增加量為

 

J（結果均保留3位有效數字，已知當地的重力加速度g=9.8m/s²）．
（2）圖甲為熱敏電阻與繼電器組成的控溫電路，用來控制電冰箱的工作．電路中熱敏電阻置于冰箱儲藏室內，R₂為調溫電阻，調節它（即調節冰箱內的溫控旋鈕）可以設置電冰箱儲藏室的溫度，當冰箱儲藏室內的溫度高于設置溫度時，電路中繼電器線圈中的電流大于20mA，繼電器銜鐵P被吸合，冰箱壓縮機（接在圖中a、b兩點間）開始工作．圖乙為該熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線．已知繼電器線圈的電阻R₁=25Ω，電源的電動勢E₁=9V，內阻不計．
①若將R₂調到25Ω，冰箱儲藏室設置的溫度為

 

?C．
②要想使冰箱內設置的溫度再高一點，電阻R₂的滑動觸頭應該向

 

移動．
③若更換電路中某一元件，并對電路進行適當改造，可以用來控制路燈（路燈接在a、b兩點間），使之能夠根據外界的亮暗自動開啟或關閉，需要將

 

更換成

 

．

Answer 1

分析：紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．
從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值，根據歐姆定律可知，熱敏電阻兩端的電壓減��；

解答：解：（1）利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=

xAC

tAC

=1.55m/s
△E_k=E_kB-0=

1

2

mv_B²=0.120J
重力勢能減小量△E_p=mgh=0.1×9.8×0.1242J=0.122J．
（2）已知繼電器線圈的電阻R₁=25Ω，電源的電動勢E₁=9V，內阻不計
①若將R₂調到25Ω，電路中繼電器線圈中的電流大于20mA，繼電器銜鐵P被吸合，
R_總=

E

I

=450Ω
所以當熱敏電阻阻值等于400Ω時，電路中繼電器銜鐵P被吸合，根據乙圖得此時溫度為10℃
將R₂調到25Ω，冰箱儲藏室設置的溫度為10℃．
②要想使冰箱內設置的溫度再高一點，就要減小熱敏電阻的阻值，根據歐姆定律可知，就要增大電阻R₂，
所以電阻R₂的滑動觸頭應該向右移動．
③可以用來控制路燈（路燈接在a、b兩點間），使之能夠根據外界的亮暗自動開啟或關閉，需要將熱敏電阻更換成光敏電阻．
故答案為：（1）0.122，0.120
（2）①10；②右；③熱敏電阻，光敏電阻．

點評：紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題，計算過程中要注意單位的換算和有效數字的保留．
本題題干大、看起來復雜，屬于“紙老虎”型題目，分析時從題目要求入手，需要什么條件再從題干中尋找，一般都很容易．