Question

（1）（6分）在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中（裝置如圖甲）：

①下列說法哪一項(xiàng)是正確的         。（填選項(xiàng)前字母）

A．平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上

B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量

C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放

②圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為    m/s（保留三位有效數(shù)字）。

（2）（12分）硅光電池在無光照射時(shí)不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓（硅光電池負(fù)極接高電勢點(diǎn)，正極接低電勢點(diǎn)），探究其在無光照時(shí)的反向伏安特性。圖中電壓表V₁量程選用3V，內(nèi)阻為6.0 kΩ；電壓表V₂量程選用15V，內(nèi)阻約為30 kΩ；R₀為保護(hù)電阻；直流電源電動(dòng)勢約為12V，內(nèi)阻不計(jì)。

①根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路。

②用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R，讀出電壓表V₁、V₂的示數(shù)U₁、U₂。

（i）某次測量時(shí)，電壓表V₁示數(shù)如圖丙，則U₁=   V，可算出通過硅光電池的反向電流大小為   mA（保留兩位小數(shù)）。

（ii）該小組測出大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組U₁、U₂數(shù)據(jù)，算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓U_x和通過的反向電流I_x（圖中“－”表示反向），并在坐標(biāo)紙上建立I_x-U_x坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組U_x、I_x數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請你標(biāo)出余下的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并繪出I_x-U_x圖線。

（iii）由I_x-U_x圖線知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí)，I_x與U_x成     （填“線性”或“非線性”）關(guān)系。

 

Answer 1

【答案】

（1）①C    ②0.653

（2）①如圖1所示    ②（i）1.40  0.23 （ii）如圖2所示 （iii）非線性

【解析】（1）①在本實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行平衡摩擦力操作時(shí)，是使小車重力沿木板方向的分量等于小車運(yùn)動(dòng)過程中小車受到的木板的摩擦力與紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦等阻力，因此不要掛鉤碼，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)的目的是探究恒力做功與小車動(dòng)能改變的關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)中，在平衡摩擦完成后，是用鉤碼的重力代替了細(xì)線的拉力即小車受到的合力，因此在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差才較小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)是通過紙帶上留下的打點(diǎn)來計(jì)算小車的速度（動(dòng)能），因此實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處由靜止釋放，是為了盡可能多的紙帶能打上點(diǎn)，即紙帶上留下的打點(diǎn)盡可能多，以減小實(shí)驗(yàn)偶然誤差，故選項(xiàng)C正確。

②實(shí)驗(yàn)中使用的交變電流頻率為50Hz，因此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s，根據(jù)題圖乙可知O、A、B、C四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間各有5個(gè)打點(diǎn)間隔，即依次打四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=0.1s，實(shí)驗(yàn)中小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)為小車通過AC段的中間時(shí)刻點(diǎn)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻速度公式和平均速度公式可知：v_B=，=，根據(jù)圖乙所示及圖中數(shù)據(jù)有：=－=18.59cm－5.53cm=13.06cm=0.1306m，聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮題設(shè)要求保留三位有效數(shù)字，解得：v_B=0.653m/s。

（2）①根據(jù)題圖甲可知，滑線變阻器采用了分壓式接法，故左下端應(yīng)引線接往電源負(fù)極，電壓表V₁與硅光電池串聯(lián)后與電壓表V₂并聯(lián)，再與R₀串聯(lián)后一起接到分壓電路中，因此應(yīng)從滑線變阻器的一個(gè)上接線柱引線至硅光電池的負(fù)接線柱（題中已說明硅光電池反接），再從電壓表負(fù)接線柱引線至R₀右接線柱，如圖1所示。

②（i）由于電壓表V₁采用3V的量程，因此最小刻度為0.1V，根據(jù)圖丙所示，指針指在1.4V位置，再往后估讀一位0.00V，因此電壓表V₁的讀數(shù)為1.4V+0.00V=1.40V，根據(jù)部分電路歐姆定律可知，流過電壓表V₁的電流為I₁=，由于硅光電池與電壓表V₁是串聯(lián)關(guān)系，因此通過硅光電池的反向電流也為I₁，代入數(shù)據(jù)，并考慮題目要求保留兩位小數(shù)，解得I₁=2.30×10^－2A=0.23mA。

（ii）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖中定出另4個(gè)點(diǎn)，作出I_x-U_x關(guān)系圖線如圖2所示。

（iii）由右圖所畫I_x-U_x關(guān)系圖線為曲線可知I_x與U_x成非線性關(guān)系。

【考點(diǎn)定位】（1）考查了“探究恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，屬于課本基本實(shí)驗(yàn)。

（2）本題考查了“描繪硅光電池?zé)o光照時(shí)的反向伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)，屬于課本“描繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的變形。