Question

（2013?潮州二模）（Ⅰ）某實驗小組設(shè)計了如圖（a）所示的實驗裝置研究加速度和力的關(guān)系．
實驗裝置主要部件為位移傳感器的發(fā)射器和接收器，分別固定在軌道右端和小車上；通過傳感器測定兩者間位移變化，從而測出小車的加速度．

（1）在該實驗中采用的方法是

控制變量法

：保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受拉力，用傳感器測小車的加速度．通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．
該實驗小組在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖 （b）所示，可知在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的圖線是

①

 （選填“①”或“②”）．
（2）隨著鉤碼的數(shù)量逐漸增大，圖（b）中的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是

C

．
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大
（Ⅱ）（1）某同學(xué)想測繪標有“3.8V 0.4A”字樣的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有下列一些器材可供選擇：
A．電源E（電動勢為4V，內(nèi)阻約為0.04Ω）．
B．電壓表V₁ （量程為5V，內(nèi)阻約為5kΩ）；
C．電流表A₁ （量程為100mA，內(nèi)阻約為2Ω）；
D．電流表A₂ （量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.3Ω）；
E．滑動變阻器R₁（最大阻值為5Ω）；
F．滑動變阻器R₂（最大阻值為100Ω）；
G．開關(guān)及導(dǎo)線若干
為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，實驗中應(yīng)選用電流表

D

，滑動變阻器

E

 （填器材前面的選項代號）
（2）選好器材后，該同學(xué)按照該實驗要求連接電路，請完成圖甲中的實物連線．
（3）該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出R-U的圖象如圖乙所示．由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲的電阻為

1.5

Ω；
（4）任何實驗過程中均存在誤差，已知本實驗中所用的測量儀器均已校準．下列有關(guān)誤差的說法中正確的是

CD

．
A．該實驗中的誤差來源主要是電流表的分壓作用；
B．由于電表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差，可以通過作圖法消除；
C．若將電表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差；
D．用R-U圖象處理數(shù)據(jù)，可以有效的消除由于讀數(shù)引起的失誤．

Answer 1

分析：Ⅰ、研究加速度與力的關(guān)系實驗中，應(yīng)采用控制變量法；在實驗前要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，則a-F圖象在F軸上有截距；只有當小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量時才可近似認為小車受到的拉力等于鉤碼的重力，如果鉤碼質(zhì)量太大，小車受到的拉力明顯小于鉤碼重力，a-F圖象不是直線，要發(fā)生彎曲．
Ⅱ（1）根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實驗操作應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）描繪燈泡電阻隨電壓的變化關(guān)系，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法，然后連接實物電路圖．
（3）由圖象可以求出燈泡不工作時的電阻阻值．
（4）根據(jù)實驗分析實驗誤差，應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)可以消除偶然誤差．

解答：解：Ⅰ、（1）在該實驗中采用的方法是控制變量法：保持小車的總質(zhì)量不變，
用鉤碼所受的重力作為小車所受拉力，用傳感器測小車的加速度．
通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．
軌道右側(cè)抬高成為斜面，平衡摩擦力，得到的a-F圖象為①所示圖線．
（2）隨著鉤碼的數(shù)量逐漸增大，圖（b）中的圖線明顯偏離直線，
造成此誤差的主要原因是：C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大．
Ⅱ、（1）燈泡額定電流為你0.4A，則電流表可選D、電流表A₂ （量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.3Ω）；
兩個滑動變阻器都能保證安全，為方便實驗操作，滑動變阻器可選：E、滑動變阻器R₁（最大阻值為5Ω）；
（2）滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡電阻約為R=

U

I

=

3.8V

0.4A

=9.5Ω，

R

RA

=

9.5Ω

0.3Ω

≈32，

RV

R

=

5000Ω

9.5Ω

≈526，

RV

R

＞

R

RA

，則電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示；
（3）由圖乙所示圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲的電阻為1.5Ω；
（4）A、該實驗中的誤差來源主要是電壓表的分流作用，故A錯誤；
B、由電表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，不能通過作圖法消除，故B錯誤；
C、若將電表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，故C正確；
D、用R-U圖象處理數(shù)據(jù)，可以有效的消除由于讀數(shù)引起的失誤，故D正確；故選CD．
故答案為：（Ⅰ）（1）控制變量法；①；（2）C；（Ⅱ）（1）D；E；（2）如圖所示；（3）1.5Ω；（4）CD．

點評：（1）實驗時要注意平衡摩擦力，注意小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量，注意控制變量法的應(yīng)用．
（2）確定滑動變阻器接法與電流表接法是正確連接電路圖的前提與關(guān)鍵．