Question

本题共18分，其中（1）问8分，（2）问10分
（1）某同学利用如图图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其实验的部分原理是利用平抛运动的知识．那么：
①实验中必须要求的条件是

 

．
A．弧形斜槽必须尽可能的光滑
B．弧形斜槽末端的切线必须水平
C．必须测量出小球的质量m，
D．小球每次必须从同一高度处滚下

②实验中测得弧形斜槽末端离地面的高度为H，将钢球从斜槽的不同高度h处静止释放，钢球的落点距弧形斜槽末端的水平距离为s．则当s²与H、h的理论关系满足s²=

 

时，小球的机械能守恒．
③实验中，该同学发现实验结果不满足理论计算得到的s²-h关系，该同学认为出现这一结果的原因除了摩擦和空气阻力等外，还有一个原因可能是小球的大小，因此又用游标卡尺测了小球的直径，其结果如图图乙所示．关于该同学认为“小球的大小”对结果有影响的分析，你认为正确吗？

 

．（不需说明理由），小球的直径为

 

mm．
（2）（10分）某同学为了测量一个在不同电压下工作时的电热器R_x的阻值，已知电热器的额定电压为12V．在实验结束后，该同学记录的测量数据如下：

U/V	0	1.0	2.2	3.0	5.0	8.0	10.0	12.0
I/A	0	0.08	0.15	0.20	0.30	0.40	0.45	0.50

请根据上述信息完成下列问题：
①（2分）除电热器外，实验室里还给该同学提供了如下器材供选择：
A．电流表（0～3A，0.1Ω）
B．电流表（0～0.6A，10Ω）
C．电压表（0～3V，1kΩ）         D．电压表（0～1 5V，30kΩ）
E．滑动变阻器（0～10Ω，0.3A）    F．滑动变阻器（0～l0Ω，2A）
G．输出电压为l6V的学生电源，H．导线、开关．那么该同学选择使用的器材是：

 

．（填序号）
②（4分）在虚线框内画出实验电路图．
③（4分）在图图丙中的坐标纸上作出U-I图象．并根据图象说明电热器的电阻大小随电压变化的关系

 

．

Answer 1

分析：（1）根据两点选择条件：1、本实验是为了验证机械能守恒定律，应尽可能减小阻力．2、要利用平抛运动知识测量速度．
根据原理分析s²与H、h的理论关系．
（2）根据电流、电压的范围选择电表的量程．电路分为测量电路和调节电路两部分：测量电路要减小误差，力求精确．调节电路使用变阻器，由题给数据应采用分压式．

解答：解：（1）①本实验是为了验证小球从弧形斜槽滚下过程机械守恒，必须满足守恒条件：只有重力做功，因此要减小阻力．故弧形斜槽必须尽可能的光滑．
         要利用平抛运动测量速度，弧形斜槽末端的切线必须水平．
         ②由mgh=

1

2

mv2，v=

s

2H g

，代入得到S²=4Hh 
         ③平抛运动物体只受重力，实验时应可尽可能减小阻力，小球的大小影响空气阻力大小．故该同学的分析是正确的．
          游标卡尺测出小球的直径D=20.15mm
     （2）①由实验数据可知：电压最大值12.0V，电流最大值0.50A，故选择器材是BDFGH．
          ②电压、电流从0开始测量，滑动变阻器接成分压式．
            由题给数据，电热器的电阻大约10Ω左右，采用电流表外接法．电路图如下．
          ③图线的斜率等于电阻，斜率增大，可见，电热器的电阻大小随电压的增大而增大．
故答案是：（1）①AB；   ②4Hh    ③正确；20.15mm．
          （2）①BDFGH   ②如图（甲）．③如图（乙），电热器的电阻大小随电压的增大而增大．

点评：本题中，电热器是非线性元件，电阻R=

U

I

≠

△U

△I

．往往根据电压、电流的测量范围确定电表的量程．