Question

（1）用拉力傳感器和速度傳感器“探究加速度a與物體合外力F的關系”的實驗裝置示意圖如圖甲所示．實驗中用拉力傳感器記錄小車受到細線的拉力F大小，在長木板上相距為L的A、B兩個位置分別安裝速度傳感器1和2，記錄小車到達A、B兩位置時的速率為v_A、v_B．

①為消除摩擦力的影響，實驗前平衡摩擦力的具體操作為：取下

鉤碼

，調整長木板的傾斜角度，以平衡小車受到的摩擦力，在不掛鉤碼的情況下，輕推小車，看小車是否做

勻速直線

運動；
②用本題中設定的物理量寫出加速度的表達式：a=

v 2 B - v 2 A

2L

；
③從理論上來看“a-F”圖象是過原點的一條直線，本次實驗得到的圖線卻是如圖乙所示，其中的原因是

沒有完全平衡摩擦力

．
（2）有一個小燈泡上標有“4V，2W”的字樣，現在要用伏安法描繪這個燈泡的U-I圖線．有下列器材供選用：
A．電壓表（0～5V，內阻10kΩ）
B．電壓表（0～10V，內阻20kΩ）
C．電流表（0～0.3A，內阻1Ω）
D．電流表（0～0.6A，內阻0.4Ω）
E．滑動變阻器（5Ω，1A）
F．滑動變阻器（500Ω，0.2A）
①實驗中電壓表應選用

A

，電流表應選用

D

．為使實驗誤差盡量減小，要求電壓表從零開始變化且多取幾組數據，滑動變阻器應選用

E

（用序號字母表示）
②請在虛線框內畫出滿足實驗要求的電路圖，并在右圖中把實驗儀器連接成完整的實驗電路．

Answer 1

分析：（1）實驗前要先平衡摩擦力，取下鉤碼，輕推小車，如果小車做勻速直線運動，則恰好平衡摩擦力；由勻變速運動的速度位移公式求出加速度的表達式；根據圖象分析圖象不過原點的原因．
（2）①儀表的選擇應本著安全準確的原則；電壓表要測量燈泡兩端的電壓，故應通過燈泡的額定電壓值判斷需要的電壓表；由流過燈泡的電流判斷需要的電流表；由題意判斷需要的滑動變阻器；
②根據滑動變阻器分壓及限流接法的不同作用，結合題意選擇滑動變阻器的接法；由電流表、電壓表與燈泡內阻間的大小關系確定電流表的接法．

解答：解：（1）①為消除摩擦力的影響，實驗前平衡摩擦力的具體操作為：取下鉤碼，調整長木板的傾斜角度，以平衡小車受到的摩擦力，在不掛鉤碼的情況下，輕推小車，看小車是否做勻速直線運動；
②小車做勻變速直線運動，由速度位移公式可知，v_B²-v_A²=2aL，則加速度a=

v 2 B - v 2 A

2L

；
③由圖乙所示圖象可知，a-F圖象在F軸上有截距，當拉力達到一定程度時才產生 加速度，這是由于沒有完全平衡摩擦力，小車受到的合力小于拉力造成的．
（2）①因燈泡的額定電壓為4V，為保證安全選用的電壓表量程應稍大于4V，但不能大太多，量程太大則示數不準確；故只能選用0～5V的電壓表，故選A；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=

P

U

=

2W

4V

=0.5A；故電流表應選擇0～0.6A的量程，故選D；
而由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數據，故只能采用滑動變阻器分壓接法，而分壓接法中應選總阻值小的滑動變阻器，故選E；
（2）由P=

U2

R

可求得：燈泡內阻R=

U2

P

=

(4V)2

2W

=8Ω；則

RV

R

=

10000Ω

8Ω

=1250；

R

RA

=

8Ω

0.4Ω

=20；

RV

R

＞

R

RA

，應采用電流表外接法；
而由以上分析知，滑動變阻器應選擇分壓接法；實驗電路圖如圖甲所示，根據實驗電路圖連接實物電路圖，如圖乙所示．

故答案為：（1）①鉤碼；勻速直線；②

v 2 B - v 2 A

2L

；③沒有完全平衡摩擦力；（2）①A；D；E；②實驗電路圖如圖甲所示；實物電路圖如圖乙所示．

點評：本題考查實驗中的儀表選擇及接法的選擇；應注意滑動變阻器分壓及限流接法的區別及應用，同時還應明確內外接法的不同及判斷．