Question

（1）甲同學欲采用下列器材準確測定一個約20Ω的電阻的阻值．
A．直流電源（10V，內阻不計）；
B．開關、導線等；
C．電流表（0～3A，內阻約0.03Ω）；
D．電流表（0～0.6A，內阻約0.13Ω）；
E．電壓表（0～3V，內阻約3kΩ）；
F．電壓表（0～15V，內阻約15kΩ）；
G．滑動變阻器（0～10Ω，額定電流2A）；
①為測量準確，電流表應選用______，電壓表應選用______；（選填代號）
②為了獲得盡可能多的數據，該同學采用了“滑動變阻器分壓接法”以調節電壓，請在圖1虛線中畫出正確的實驗電路圖，并將圖2中的元件按正確的實驗電路圖連成實驗電路；
③閉合開關，逐次改變滑動變阻器滑動頭的位置，記錄與之對應的電流表的示數I、電壓表的示數U．某次電流表、電壓表的示數如圖3所示．處理實驗數據時，制作如圖4所示的I-U坐標圖，圖中已標注出了幾個與測量對應的坐標點．請將與圖3讀數對應的坐標點也標在圖4中，并在圖4中把坐標點連成圖線；
④根據圖4描繪出的圖線可得出這個電阻的阻值為R=______Ω．

（2）乙同學設計的“直線運動加速度測量儀”如圖5所示．質量為1.00kg的絕緣滑塊B的兩側分別通過一輕彈簧與框架A連接，彈簧的勁度系數均為100N/m．滑塊B還通過滑動頭與長為12.00cm的電阻CD相連，CD中任意一段的電阻都與其長度成正比．將框架A固定在被測物體上，使彈簧及電阻CD均與物體的運動方向平行．通過電路中指針式直流電壓表的讀數，可以得知加速度的大小．不計各種摩擦阻力．電壓表內阻足夠大，直流電源的內阻可忽略不計．
設計要求如下：
a．當加速度為零時，電壓表示數為1.50V；
b．當物體向左以可能達到的最大加速度10.00m/s²加速運動時，電壓表示數為滿量程3.00V；
c．當物體向右以可能達到的最大加速度10.00m/s²加速運動時，電壓表示數為0．
①當電壓表的示數為1.80V時，物體運動加速度的大小為______m/s²；
②當加速度為零時，應將滑動頭調在距電阻CD的C端______cm處；
③應選用電動勢為______V的直流電源．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據通過電阻的最大電流選擇電流表，根據電源電動勢選擇電壓表；根據待測電阻阻值與電表內阻間的關系確定電流表接法，然后作出實驗電路；由圖示電表讀出電表示數，把電表示數在坐標系中描出相對應的點，然后作出圖象；根據圖象由歐姆定律求出電阻阻值．
（2）根據電路圖，應用胡克定律與牛頓第二定律可以分析答題．
解答：解：（1）①通過電阻的最大電流I===0.5A，則電流表可以選D、電流表（0～0.6A，內阻約0.13Ω）；
電源電動勢是10V，為保證電路安全，準確測量實驗數據，電壓表可以選：F、電壓表（0～15V，內阻約15kΩ）；
②滑動變阻器采用分壓接法；=≈154，==750，＞，電流表應采用外接法，
實驗電路圖如圖1所示，根據實驗電路圖連接實物電路圖，如圖2所示．
③由圖示電流表可知，其分度值是0.02A，電流表示數為0.44A；由圖示電壓表可知，其分度值是0.5V，電壓表示數為8.0V，把根據電壓表與電流表示數在坐標系中描出對應點，根據坐標系中描出的點作出I-U圖象，圖象如圖3所示．
④待測電阻阻值R==≈18.0Ω．
（2）以滑塊為研究對象，當加速度為向右為10m/s²時，滑塊向左移動，由胡克定律與牛頓第二定律可得：2kx=ma，
此時彈簧的形變量x===0.05m=5.00cm；此時電壓表示數為零，說明滑片P此時在C點，則加速度為零時，滑片距C點的距離應為5cm；CD中任意一段的電阻都與其長度成正比，則=，電源電壓U=3.6V；
當電壓表示數為1.8V時，彈簧長度為x，則=，x=6cm，此時彈簧的形變量為△x=6-5=1cm，由牛頓第二定律得：2k△x=ma，加速度a=2m/s²．
故答案為：（1）①D；F；②電路圖如圖1所示；實物電路如圖2所示；③0.44A；8.0V；圖象如圖3所示；④18.0．
（2）①2；②5；③3.6．

點評：（1）本題考查了實驗器材的選取、實驗電路設計、電表讀數、作圖象等問題，確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設計實驗電路的關鍵；
（2）分析清楚電路結構、應用胡克定律與牛頓第二定律是正確解題的關鍵．