Question

（2011?西城區(qū)一模）（1）甲同學(xué)欲采用下列器材準(zhǔn)確測(cè)定一個(gè)約20Ω的電阻的阻值．
A．直流電源（10V，內(nèi)阻不計(jì)）；
B．開關(guān)、導(dǎo)線等；
C．電流表（0～3A，內(nèi)阻約0.03Ω）；
D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約0.13Ω）；
E．電壓表（0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；
F．電壓表（0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）；
G．滑動(dòng)變阻器（0～10Ω，額定電流2A）；
①為測(cè)量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用

D

，電壓表應(yīng)選用

F

；（選填代號(hào)）
②為了獲得盡可能多的數(shù)據(jù)，該同學(xué)采用了“滑動(dòng)變阻器分壓接法”以調(diào)節(jié)電壓，請(qǐng)?jiān)趫D1虛線中畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路圖，并將圖2中的元件按正確的實(shí)驗(yàn)電路圖連成實(shí)驗(yàn)電路；
③閉合開關(guān)，逐次改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的位置，記錄與之對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I、電壓表的示數(shù)U．某次電流表、電壓表的示數(shù)如圖3所示．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，制作如圖4所示的I-U坐標(biāo)圖，圖中已標(biāo)注出了幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)．請(qǐng)將與圖3讀數(shù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)在圖4中，并在圖4中把坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線；
④根據(jù)圖4描繪出的圖線可得出這個(gè)電阻的阻值為R=

18.0

Ω．

（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)的“直線運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量?jī)x”如圖5所示．質(zhì)量為1.00kg的絕緣滑塊B的兩側(cè)分別通過(guò)一輕彈簧與框架A連接，彈簧的勁度系數(shù)均為100N/m．滑塊B還通過(guò)滑動(dòng)頭與長(zhǎng)為12.00cm的電阻CD相連，CD中任意一段的電阻都與其長(zhǎng)度成正比．將框架A固定在被測(cè)物體上，使彈簧及電阻CD均與物體的運(yùn)動(dòng)方向平行．通過(guò)電路中指針式直流電壓表的讀數(shù)，可以得知加速度的大小．不計(jì)各種摩擦阻力．電壓表內(nèi)阻足夠大，直流電源的內(nèi)阻可忽略不計(jì)．
設(shè)計(jì)要求如下：
a．當(dāng)加速度為零時(shí)，電壓表示數(shù)為1.50V；
b．當(dāng)物體向左以可能達(dá)到的最大加速度10.00m/s²加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)為滿量程3.00V；
c．當(dāng)物體向右以可能達(dá)到的最大加速度10.00m/s²加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)為0．
①當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.80V時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)加速度的大小為

2

m/s²；
②當(dāng)加速度為零時(shí)，應(yīng)將滑動(dòng)頭調(diào)在距電阻CD的C端

5

cm處；
③應(yīng)選用電動(dòng)勢(shì)為

3.6

V的直流電源．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)通過(guò)電阻的最大電流選擇電流表，根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表；根據(jù)待測(cè)電阻阻值與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表接法，然后作出實(shí)驗(yàn)電路；由圖示電表讀出電表示數(shù)，把電表示數(shù)在坐標(biāo)系中描出相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后作出圖象；根據(jù)圖象由歐姆定律求出電阻阻值．
（2）根據(jù)電路圖，應(yīng)用胡克定律與牛頓第二定律可以分析答題．

解答：解：（1）①通過(guò)電阻的最大電流I=

E

R

=

10V

20Ω

=0.5A，則電流表可以選D、電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約0.13Ω）；
電源電動(dòng)勢(shì)是10V，為保證電路安全，準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電壓表可以選：F、電壓表（0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）；
②滑動(dòng)變阻器采用分壓接法；

R

RA

=

20Ω

0.13Ω

≈154，

RV

R

=

15000Ω

20Ω

=750，

RV

R

＞

R

RA

，電流表應(yīng)采用外接法，
實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路圖，如圖2所示．
③由圖示電流表可知，其分度值是0.02A，電流表示數(shù)為0.44A；由圖示電壓表可知，其分度值是0.5V，電壓表示數(shù)為8.0V，把根據(jù)電壓表與電流表示數(shù)在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，根據(jù)坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)作出I-U圖象，圖象如圖3所示．
④待測(cè)電阻阻值R=

△U

△I

=

10V

0.55A

≈18.0Ω．
（2）以滑塊為研究對(duì)象，當(dāng)加速度為向右為10m/s²時(shí)，滑塊向左移動(dòng)，由胡克定律與牛頓第二定律可得：2kx=ma，
此時(shí)彈簧的形變量x=

ma

2k

=

1.00×10.00

2×100

=0.05m=5.00cm；此時(shí)電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明滑片P此時(shí)在C點(diǎn)，則加速度為零時(shí)，滑片距C點(diǎn)的距離應(yīng)為5cm；CD中任意一段的電阻都與其長(zhǎng)度成正比，則

1.5V

5cm

=

U

12cm

，電源電壓U=3.6V；
當(dāng)電壓表示數(shù)為1.8V時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為x，則

1.8V

x

=

1.5V

5cm

，x=6cm，此時(shí)彈簧的形變量為△x=6-5=1cm，由牛頓第二定律得：2k△x=ma，加速度a=2m/s²．
故答案為：（1）①D；F；②電路圖如圖1所示；實(shí)物電路如圖2所示；③0.44A；8.0V；圖象如圖3所示；④18.0．
（2）①2；②5；③3.6．

點(diǎn)評(píng)：（1）本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選取、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、電表讀數(shù)、作圖象等問(wèn)題，確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵；
（2）分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用胡克定律與牛頓第二定律是正確解題的關(guān)鍵．