Question

【題目】某同學(xué)為了測(cè)量一輕彈簧的勁度系數(shù)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動(dòng)的過(guò)程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過(guò)減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時(shí)讀數(shù)等方法，使摩擦對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計(jì)請(qǐng)你按要求回答問(wèn)題。

（1）幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。請(qǐng)你用低壓直流電源（）、滑動(dòng)變阻器（）、電流表（A）、開(kāi)關(guān)（）設(shè)計(jì)一電路圖，畫(huà)在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端，要求閉合開(kāi)關(guān)后憚簧將伸長(zhǎng)_____。

（2）若電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻較�。夯瑒�(dòng)變阻器最大阻值為10Ω：電流表內(nèi)阻較小。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電路中無(wú)電流，請(qǐng)?jiān)诒３蛛娐吠暾�的條件下，用多用電表來(lái)找到故障，則最好選擇的擋位是______

A．直流電壓”10V”擋 B．直流電流“0．5A”擋

C．歐姆“×1”擋 D．歐姆”×10”擋

（3）排除故障并正確連接電路后．閉合開(kāi)關(guān)，通過(guò)一絕緣擋板使金屬桿緩慢移動(dòng)，當(dāng)移開(kāi)擋板且金屬桿靜止時(shí)，測(cè)出通過(guò)金屬桿的電流為I1，記下金屬桿的位置．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，測(cè)出彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為x1：改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時(shí)，測(cè)出通過(guò)金屬桿的電流為I2，彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為x2，若已知導(dǎo)軌間的距離為d，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則彈簧的勁度系數(shù)k＝_________。

Answer 1

【答案】（1）電路設(shè)計(jì)如圖；

（2）A （3） 或

【解析】

（1）低壓直流電源E、滑動(dòng)變阻器R、電流表、開(kāi)關(guān)S串接在CD兩點(diǎn)之間，如圖所示．

（2）根據(jù)歐姆檔的使用規(guī)則，嚴(yán)禁在接有電源的電路中使用歐姆檔，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤；在內(nèi)部電流不確定的情況下用直流電流“0.5A”擋可能會(huì)超程，故可選擇．直流電壓“10V”擋 ，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，A正確；

（3）設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L0，應(yīng)用胡克定律有k（x1-L0）=BI1d
k（x2-L0）=BI2d
兩式相減可得k（x1-x2）=B（I1-I2）d，解得 ；