Question

（1）“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图1所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
①除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、

 

（填测量工具）和

 

电源（填“交流”或“直流”）．
②若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车的速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是

 

．
A．橡皮筋处于原长状态             B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处         D．小车已过两个铁钉的连线
③在正确操作情况下，需要垫起木板的一端平衡摩擦，平衡摩擦时，小车是否要拖着纸带穿过打点计时器进行？

 

（填“是”或“否”），平衡摩擦的目的是

 

．实验时打在纸带上的点并不都是均匀的，如图2所示．为了测量小车获得的速度，应选用纸带的

 

部分进行测量（根据下面所示的纸带回答，并用字母表示）．

（2）某研究性学习小组为了制作一个传感器，需要选用某种电学元件．实验中首先要描绘该元件的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：
A．待测元件（额定电压2V、额定电流200mA）
B．电流表A₁（量程0～0.3A，内阻约为1Ω）
C．电流表A₂（量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω）
D．电压表V（量程0～3V，内阻约为10kΩ）
E．滑动变阻器R₁（阻值范围0～5Ω，允许最大电流1A）
F．滑动变阻器R₂（阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA）
G．直流电源E（输出电压3V，内阻不计）
H．开关S，导线若干
I．多用电表
①为提高实验的准确程度，电流表应选用

 

；滑动变阻器应选用

 

（以上均填器材代号）．
②请在图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．

③检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，检查电路故障，应该使用多用电表

 

挡；检查过程中将多用表的红、黑表笔与电流表“+”、“-”接线柱接触时，多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是

 

．

Answer 1

分析：（1）①测量纸带上各点之间的距离需要使用刻度尺；打点计时器的电源应该选用交流电源；
②橡皮条做功完毕，速度最大，动能最大；
③要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分．
（2）①根据待测元件的额定电流选择电流表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器；
②要描绘待测元件的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据待测元件电阻阻值与电表内阻间的关系确定电流表的接法，然后连接实物电路图．
③在不断开电源的情况下，一般应用直流电压表检查电路故障；当电压表并联在某段电路两端时，如果电压表示数为零，说明该部分电路短路或该部分电路完好而在该部分电路之外存在断路；如果电压表示数较大，接近电源电动势，说明该部分电路断路．

解答：解：（1）①探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度根据纸带上所打的点，通过测量位移，求平均速度来代替瞬时速度．因此必须要有毫米刻度尺；要使打点计时器能工作，必须接交流电源．
故答案为：（毫米）刻度尺，交流．
②若木板是水平放置的，则小车在运动过程中要受到滑动摩擦力，当小车速度达最大时，则小车的合力为零．所以除摩擦力外，还有橡皮筋的拉力．因此橡皮筋处于伸长状态．
故选：B．
③因纸带在运行中会受到摩擦力的作用，故在平衡摩擦力时，应带纸带进行操作；平衡摩擦力的目的是在实验中只有橡皮筋的弹力力做功；
在加速过程中，橡皮条在做正功，故需要测量最大速度，即匀速运动的速度，因而需要选用间隔均匀的点，即4-7点，打点计时器每隔0.02s打一次点，故最大速度为：最后匀速阶段的速度．
（2）①待测元件额定电流是200mA=0.2A，则电流表应选电流表A₁（量程0～0.3A，内阻约为1Ω）；电源电动势是3V，不论使用哪个滑动变阻器都能保证电路安全，为方便实验操作，应选用最大阻值较小的滑动变阻器R₁．
故答案为：A₁ R₁
②为了准确进行测量，实验应采用滑动变阻器分压接法，同时因待测元件内阻与电流表内阻接近，故应采用电流表外接法；故答案如图所示
③实验电路连接正确，闭合开关，调节滑动变阻器滑动头，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转，说明电路存在断路．在不断开电路的情况下，应该使用多用电表直流电压挡检查电路故障；检查过程中将多用表的红、黑表笔与电流表“+”、“-”接线柱接触时，多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是电流表断路．
故答案为：（1）是，实验时只有橡皮筋对小车做功（或橡皮筋对小车做的功就是总功），GI或GK
（2）①A₁；R₁；②实物电路图如图所示；③直流电压；电流表断路．

点评：本题将力学实验和电学实验放在了一起，要明确各实验的实验内容及实验目的和方法等．电学实验主要考查了选择实验器材、设计并连接实物电路图、电路故障分析；既可以用电压表检查电路故障，也可以用欧姆表检查电路故障，用欧姆表检查电路故障时，电路应断开与电源的连接．