Question

【題目】某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4kg；

②將電動小車、紙帶和打點(diǎn)計時器按如圖1所示安裝；

③接通打點(diǎn)計時器（其打點(diǎn)周期為0.02s）；

④使電動小車以額定功率加速運(yùn)動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源．待小車靜止時再關(guān)閉打點(diǎn)計時器（設(shè)在整個過程中小車所受的阻力恒定）。

在上述過程中，打點(diǎn)計時器在紙帶上所打的點(diǎn)跡如圖2甲、乙所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計時器打的第一個點(diǎn)．

請你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：

（1）該電動小車運(yùn)動的最大速度為___________m/s；

（2）該電動小車運(yùn)動過程中所受的阻力大小為___________N；

（3）該電動小車的額定功率為___________W．

（4）①小明同學(xué)用螺旋測微器測定某一金屬絲的直徑，測得的結(jié)果如下左圖所示，則該金屬絲的直徑d=__________mm。然后他又用游標(biāo)尺上標(biāo)有20等分刻度的游標(biāo)卡尺測該金屬絲的長度，測得的結(jié)果如下右圖所示，則該工件的長度L=__________cm。

②然后小明又用多用電表粗略測量某金屬電阻絲的電阻Rx約為5.0Ω，為了盡可能精確地測定該金屬絲的電阻，且測量時要求通過金屬絲的電流在0～0.5A之間變化.根據(jù)下列提供的實(shí)驗(yàn)器材，解答如下問題：

A、量程0.1A，內(nèi)阻r1=1Ω的電流表A1

B、量程0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω的電流表A2

C、滑動變阻器R1全電阻1.0Ω，允許通過最大電流10A

D、滑動變阻器R2全電阻100Ω，允許通過最大電流0.1A

E、阻值為59Ω的定值電阻R3

F、阻值為599Ω的定值電阻R4

G、電動勢為6V的蓄電池E

H、電鍵S一個、導(dǎo)線若干

（a）根據(jù)上述器材和實(shí)驗(yàn)要求完成此實(shí)驗(yàn)，請在虛線框內(nèi)畫出測量該金屬絲電阻Rx的實(shí)驗(yàn)原理圖______________（圖中元件用題干中相應(yīng)的元件符號標(biāo)注）。

（b）實(shí)驗(yàn)中測得電表A1示數(shù)為I1，A2表示數(shù)為I2，其它所選的物理量題目中已給定，請寫出電阻絲的電阻表達(dá)式Rx=_____________.

Answer 1

【答案】1.5m/s 1.6N 2.4W d=3.205mm（3.201—3.08均得分） L=5.015cm Rx=

【解析】

（1）小車勻速運(yùn)動時，牽引力等于阻力，此時速度最大，最大速度為。
（2）勻減速運(yùn)動階段，由圖可知相鄰兩個點(diǎn)的時間間隔為：T=2×0.02s=0.04s，根據(jù)推論：△x=aT2，代入數(shù)據(jù)可得：

根據(jù)牛頓第二定律有：Ff=ma=0.4×4N=1.6N。
（3）電動小車的額定功率：P=Fv=Ffv=1.6×1.5=2.4W

（4）①該金屬絲的直徑d=3mm+0.01mm×20.5=3.205mm。該工件的長度L=5cm+0.05mm×3=5.015cm。

②沒有電壓表，可以用已知內(nèi)阻的電流表A1與定值電阻串聯(lián)測電壓，電源電動勢為6V，電壓表內(nèi)阻為：，則定值電阻阻值為：60-1=59Ω，應(yīng)選擇定值電阻R3；實(shí)驗(yàn)要求通過金屬絲的電流從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R1；為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

③由圖示電路圖可知，待測電阻阻值