Question

1某课外兴趣小组利用下图的实验装置研究“合外力做功和物体动能变化之间的关系”以及“加速度与合外力的关系”
（1）该小组同学实验时先正确平衡摩擦力，并利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力，改变钩码的个数，确定加速度a与细线上拉力F的关系，下列图象中能表示该同学实验结果的是______
（2）在上述实验中打点计时器使用的交流电频率为50Hz，某此实验中一段纸带的打点记录如图所示，则小车运动的加速度大小为______m/s²（保留3位有效数字）
（3）实验时，小车由静止开始释放，已知释放时钩码底端离地高度为H，现测出的物理量还有：小车由静止开始起发生的位移s（s＜H）、小车发生位移s时的速度大小为v，钩码的质量为m，小车的总质量为M，设重力加速度为g，则mgs______ （选填“大于”、“小于”或“等于”）小车动能的变化；
2．现要同时测电阻R的阻值、电源的电动势E及内阻r．给定的器材有：两个电压表和电流表，变阻器R₁，电阻箱R₂，待测的定值电阻R，两节串联的电池，开关S及导线若干．

（1）甲组同学设计一个如图（a）所示的电路能够同时测电阻R、电源的电动势及内阻．调节变阻器，理想电压表V₁、V₂和电流表A分别测得多组U₁、U₂、I的数据，并作出U₁-I和U₂-I，图（b），并根据图线得到电源E的电动势为3V，则内阻为______Ω．R为______Ω．（结果保留两位有效数字）
（2）若甲组同学调节图（a）中变阻器的电阻为某值时使电压表V₂读数为1.5V后固定不动，然后将电阻R更换成一只“1.5V 0.9W”的小灯泡，若已知小灯泡的伏安曲线如图，则小灯泡的实际功率为______W．
（3）乙组同学在使用上述仪器的时候发现电流表已坏，不能够使用，但是，乙组同学在合理选择仪器也能够在同一电路中测出电阻R的阻值、电源的电动势E及内阻r，请在方框中画出乙组同学完成实验的实验电路图．

Answer 1

【答案】分析：1、（1）平衡摩擦力后，细线拉力等于合力，而加速度与合力成正比，其关系图线应该为直线；
（2）根据公式△x=aT²，结合逐差法进行计算即可；
（3）由于重物加速下降，处于失重状态，故对细线的拉力小于重力，而拉力等于小车受到的合力，合力做功等于小车动能增加量，故可以得到结论；
2、把电阻R看成是电源的等效内阻，那么电压表V₁就可以看成是测量的电源两端电压，所以根据U₁-I求解内阻，根据U₂-I的斜率求解R．
作出如图u-I图线，根据交点求解灯泡的实际功率．
在测定电源的电动势和内阻实验中，我们有伏安法，安阻法，伏阻法，没有了电流表我们可以采用伏阻法，即使用电压表和电阻箱．
解答：解：1、（1）平衡摩擦力后，细线拉力等于合力，而加速度与合力成正比，其关系图线应该为直线，故选A；
（2）根据公式△x=aT²得到：X_DE-X_OA=4aT²
代入数据得到：a=7.50m/s² ．
（3）由于重物加速下降，处于失重状态，故对细线的拉力小于重力，而拉力等于小车受到的合力，合力做功等于小车动能增加量，故重力对重物做的功大于小车动能的增加量；
2、（1）把电阻R看成是电源的等效内阻，那么电压表V₁就可以看成是测量的电源两端电压，
所以根据U₁-I得U₁=0时，I=0.5A，
所以R+r==6Ω
根据U₂-I得R==4.0Ω
所以r=2.0Ω
（2）作出如图u-I图线，
根据图象得交点是U=1V，I=0.5mA
所以灯泡的实际功率P=UI=0.5w
（3）没有了电流表我们可以采用伏阻法，即使用电压表和电阻箱．
设计如图：

故答案为：1、（1）A     
（2）7.50 （3）大于
2、（1）2.0，4.0
（2）0.5
（3）设计如图
点评：本题考查了学生对欧姆定律和串联特点的掌握和运用，本题关键：一是分析电路图，确认电路组成、连接方式、三电表的测量对象，二是能从图象上得到相关信息．