Question

(18分)
(1)在利用如图甲所示的装置测量木块与长木板间的动摩擦因数的实验中
①以下提供的器材中不需要的是_________，还需要的器材是__________·
打点计时器、纸带、复写纸、木块、长木板、立柱、50Hz低压交流电源、导线、天平．

②若图甲中立柱的高度是木板长度的一半，接通电源，得到如图乙所示的纸带．则木块下滑的加速度为__________m／s²，木块与长木板间的动摩擦因数为____________．(g取10m／s²，所有计算结果均保留两位有效数字)．由于存在系统误差，动摩擦因数的测量值比真实值__________（填偏大或偏小)．
(2)某探究小组要描绘一个标有“4V，1W”的小灯泡的R～U曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A．电压表V(量程5V，内阻约为5)	B．直流电源E(电动势4．5V，内阻不计)
C．电流表A1(量程150mA，内阻约为2)	D．电流表A2(量程300mA，内阻约为1)

E．滑动变阻器R₁(阻值0~l0)               F．滑动变阻器R₂(阻值0~200)
①实验中要求小灯泡电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小且方便调节，电 流表应选用____________，滑动变阻器应选用___________(填写仪器符号)．请画出该实验的电路图．
②根据实验数据，计算并描绘出了R—U的图像，如甲图所示．由图像可知，当所加电压为3．0V时，小灯泡实际消耗的电功率为_________W(计算结果保留两位有效数字)．
③小灯泡的P—U图像及I—U图像如图乙所示．则小灯泡的电功率P随电压U变化的图像是___________；伏安特性曲线是____________．(填“a”、“b”、“c”、“d”)

Answer 1

⑴ ①天平，刻度尺  ② 2.0；0.35；偏大  ⑵ ① A₂ ；R₁② 0.78 ③ b; c

试题分析：⑴ ①设斜面的倾角是θ，由题意知：sinθ=，
cosθ=。对木块，由牛顿第二定律得：mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=，要测动摩擦因数，需要测出：斜面的高度h、斜面长度L、木块的加速度a。测斜面高度与长度需要刻度尺，测加速度需要：
打点计时器、纸带、复写纸、木块、长木板、立柱、50Hz低压交流电源、导线，
因此不需要的器材是：天平，还需要的器材是：刻度尺；
②由图乙所示纸带可知，计数点间的时间间隔t=0.02s×2=0.04s，由匀变速运动的推论：△x=at²可得：加速度：a=＝2.0m/s²         
由题意知， h= ，L=2h，则动摩擦因数：μ=≈0.35，木块运动时，由于纸带与打点计时器间存在摩擦，所测加速度偏小，动摩擦因数的测量值大于真实值；
⑵ ① 待测小灯泡为“4V，1W”，故其额定电流I==0.25A，电流表只能选择A₂；要描绘小灯珠R_L的R～U曲线，故电压要从0开始连续可调，故滑动变阻器采用分压接法，而分压接法时滑动变阻器的阻值越小越便于调节，故选R₁。小灯泡的内阻R==16Ω＜ ，被测电阻为小电阻，电流表应该采用外接法，描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示．

② 当电压为3V时，由图可知小灯泡的电阻为11.5Ω，故此时小灯泡消耗的实际功率P=≈0.78W；
③ 根据P=UI可知I=，即P-U图象的斜率为电流I，R-U图象的斜率的倒数为I，由甲图可知随电压的增大通过小灯泡的电流越大，b正确；
I－U图像的斜率为电阻的倒数，由甲图可知随电压的增大导体的电阻增大，I-U图象的斜率随电压的增大而减小，c正确。