Question

（1）某課外活動小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的“動能定理”．圖（甲）所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測出拉力F；用位移傳感器測出小車的位移s和瞬時速度v．已知小車質(zhì)量為200g．
①某次實驗得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖（乙）所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖（丙）所示，數(shù)據(jù)如表格．利用所得的F-s圖象，求出s=0.30m到0.52m過程中變力F做功W=

 

J，此過程動能的變化△E_K=

 

J（保留2位有效數(shù)字）．

s/m	F/N	v/m′s-1
0.30	1.00	0.00
0.31	0.99	0.31
0.32	0.95	0.44
0.35	0.89	0.67
0.40	0.81	0.93
0.45	0.70	1.10
0.52	0.60	1.30

②指出下列情況可減小實驗誤差的操作是

 

（填選項前的字母，可能不止一個選項）
A．使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力；
B．實驗時要先平衡摩擦力；
C．要使細(xì)繩與滑板表面平行．
（2）某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)完“測定金屬絲電阻率”實驗后，想利用下列器材測定自來水的電阻率：

器材（代號）	規(guī)格
電流表（A1） 電流表（A2） 電壓表（V1） 電壓表（V2） 滑動變阻器（R） 直流電源（E） 開關(guān)（S）、導(dǎo)線若干 毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺 多用電表 一節(jié)兩端可封住的絕緣PVC水管	量程0～1mA，內(nèi)阻約為50Ω 量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω 量程0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ 量程0～15V，內(nèi)阻約為50kΩ 阻值范圍0～50Ω，允許最大電流0.5A 輸出電壓15V，內(nèi)阻不計

①用毫米刻度尺測量如圖（甲）所示的一段自來水管上兩接線柱間距離為L；
②用游標(biāo)卡尺測量水管內(nèi)徑為d，如圖（乙）所示的讀數(shù)為

 

mm；
③用多用電表測量兩接線柱間裝滿自來水電阻約20kΩ；
④為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用

 

，電壓表應(yīng)選用

 

（以上均填器材代號）；
⑤為了達(dá)到上述目的，某同學(xué)設(shè)計出正確的電路原理圖并按電路圖連接好實物圖如（丙）圖所示．接通電路后，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動片時，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表有示數(shù)但幾乎不變，請指出哪一根導(dǎo)線發(fā)生了斷路？

 

（只要填寫圖中導(dǎo)線字母代號）；
⑥若實驗電路中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，可求得自來水的電阻率ρ=

 

．（用以上測得的物理量符號表示）

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)F-s圖象s=0.30m和0.52m所對應(yīng)的力的大小，由于力是均勻變化的，根據(jù)

F1+F2

2

求出F的平均值，然后即可求出功的大��；在速度v隨位移s變化圖象上求出s=0.30m時的速度大小和s=0.52m時的速度大小，即可求出動能的變化；
②當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板表面平行時，繩子上的拉力才等于小車所受合外力．
（2）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)；根據(jù)電源電壓選擇電壓表，根據(jù)電路最大電流選擇電流表；根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；由歐姆定律與電阻定律分析答題．

解答：解：（1）①根據(jù)F-s圖象圖象可知，當(dāng)s₁=0.30m時，F(xiàn)₁=1.00N，s₂=0.52m時，F(xiàn)₂=0.56N，
因此：W=

F1+F2

2

×（s2-s1）=0.172J，
速度v隨位移s變化圖象可知：
s₁=0.30m，v₁=0，s₂=0.52m時，v₂=1.24m/s
△Ek=

1

2

mv₂²-

1

2

mv₁²=0.15J
②該實驗中不是利用懸掛的重物的重力表示繩子的拉力，而是直接測量出繩子的拉力，因此不需要使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力，故A錯誤；
當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板表面平行時，繩子上的拉力才等于小車所受合外力，故BC正確；故選BC．
（2）②由圖象游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d=21mm+4×0.1mm=21.4mm；
④電路中最大電流Im=

E

R

=

15

20

mA=0.75mA，電流表應(yīng)選A₁，電源電動勢為15V，電壓表選V₂；
⑤因滑動變阻器采用的是分壓式接法，故若電壓表、電流表有示數(shù)但幾乎不變說明導(dǎo)線C斷路．   
⑥根據(jù)歐姆定律R=

U

I

及電阻定律R=

ρL

π( d 2 )2

，解得：ρ=

πd2U

4IL

．
故答案為：（1）①0.18；0.17；②B、C；（2）②21.4； ④A₁，V₂；⑤c；⑥

πd2U

4IL

．

點評：（1）該實驗在原來的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)和創(chuàng)新，只要明確了其實驗原理，正確應(yīng)用基本物理知識即可正確解答．
（2）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺示數(shù)，游標(biāo)卡尺不需要估讀．