Question

（1）興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進行了如下實驗：
①用天平測出電動小車的質量為0.40kg；
②將電動小車、紙帶和打點計時器按圖1所示安裝；
③接通打點計時器（其打點時間間隔為0.02s）；
④使電動小車以額定功率加速運動，達到最大速度一段時間后關閉小車電源，待小車靜止時再關閉打點計時器（設小車在整個過程中所受的阻力恒定）．°
在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的部分點跡記錄了小車停止之前的運動情況，如圖2所示．
請你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：
①該電動小車運動的最大速度為______m/s；
②該電動小車關閉電源后的加速度大小為______m/s²；
③該電動小車的額定功率為______W．

（2）影響物質材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減少．某課題研究組需要研究某種導電材料的導電規(guī)律，他們用該種導電材料制作成電阻較小的線狀元件Z做實驗，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律．
①為完成實驗，請連接如圖的實物．
②實驗測得元件Z的電壓與電流的關系如下表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷元件Z是金屬材料還是半導體材料？答：______．

U/V		0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50	1.60
I/A		0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.80	3.20

③把元件Z接入如圖所示的電路中，當電阻R的阻值為R₁=2Ω時，電流表的讀數(shù)為1.25A；當電阻R的阻值為R₂=3.6Ω時，電流表的讀數(shù)為0.80A．結合上表數(shù)據(jù)，求出電池的電動勢為______V，內阻為______Ω．（不計電流表的內阻）

（3）某同學通過實驗研究小燈泡的電流與電壓的關系．可用的器材如下：電源（電動勢3V，內阻1Ω）、電鍵、滑動變阻器（最大阻值20Ω）、電壓表、電流表、小燈泡、導線若干．
①實驗中移動滑動變阻器滑片，得到了小燈泡的U-I圖象如圖a所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而______（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②根據(jù)圖a，在圖b中把缺少的導線補全，連接成實驗的電路（其中電流表和電壓表分別測量小燈泡的電流和電壓）．
③若某次連接時，把AB間的導線誤接在AC之間，合上電鍵，任意移動滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，則此時的電路中，小燈泡可能獲得的最小功率是______W．（電壓表和電流表均視為理想電表）

Answer 1

【答案】分析：（1）最后勻速的速度便是小車以額定功率運動的最大速度，由此根據(jù)紙帶可求出小車最大速度；利用逐差法即△x=aT²可求出小車的加速度大��；小車在摩擦力力作用下減速運動，根據(jù)牛頓第二定律可求出摩擦力的大小，當小車達到額定功率時有：P=Fv=fv_m，據(jù)此可求出額定功率大�。�
（2）本題要描繪伏安特性曲線，電壓應該從零開始連續(xù)變化，故滑動變阻器采用分壓式接法；而該電阻較小，故應該采用安培表外接法，由此可正確連接實物圖，注意連接實物圖要注意線不可交叉，同時要注意電表的正、負接線柱不要接反；根據(jù)電阻的定義，隨電壓的增加，電阻減小，故是半導體；根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動勢等于各部分電勢降低之和，有E=Ir+U_z+U_R；
然后根據(jù)表格得到兩組半導體兩端電壓值，最后代入上式求解即可．
（3）由圖可知，電壓增大，電流增大，溫度升高，電阻變大；由圖a可知，電壓從零開始調節(jié)的，因此滑動變阻器采用的是分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表需要外接，由此可正確連接實物圖；若任意移動滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，說明滑動變阻器連成限流接法，當滑動變阻器串入電路中的電阻最大即20Ω時，燈泡功率最�。�
解答：解：（1）①根據(jù)紙帶可知，當所打的點點距均勻時，表示物體勻速運動，此時速度最大，故有：
②從右端開始取六段位移，根據(jù)逐差法有：根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT²，有：
x₆-x₃=3a₁T²  ①
x₅-x₂=3a₂T²      ②
x₄-x₁=3a₃T²       ③
由①②③得：=
其中T=0.04s，代入數(shù)據(jù)解得：a=-2.0m/s²，方向與運動方向相反．
③根據(jù)牛頓第二定律有：f=ma，將m=0.4kg代人得：f=0.84N．
當汽車達到額定功率，勻速運動時，F(xiàn)=f，P=Fv=fv_m，
代人數(shù)據(jù)解得P=1.2W．
故答案為：1.5   2.0  1.2．
（2）①本題要描繪伏安特性曲線，電壓應該從零開始連續(xù)變化，故滑動變阻器采用分壓式接法；而該電阻較小，故應該采用安培表外接法，故具體實物圖如下所示：

②根據(jù)電阻的定義，隨電壓的增加，電阻減小，故是半導體．
故答案為：半導體．
③根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動勢等于各部分電勢降低之和，有：
E=Ir+U_z+U_R
當電阻R的阻值為R₁=2Ω時，電流表的讀數(shù)為1.25A，故半導體兩端電壓為1.00V，即：
E=1.25×r+1.00+1.25×2
當電阻R的阻值為R₂=3.6Ω時，電流表的讀數(shù)為0.80A，故半導體兩端電壓為0.8V，即：
E=0.8r+0.8+0.8×3.6
解得：E≈4.6V，r=1.1Ω
故答案為：4.6，1.1．
（3）①由圖可知，電壓增大．電流增大，溫度升高，電阻變大．
故答案為：增大．
②由圖a可知，電壓從零開始調節(jié)的，因此滑動變阻器采用的是分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表需要外接，由此可正確連接實物圖如圖所示：

③若任意移動滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，說明滑動變阻器連成限流接法，當滑動變阻器串入電路中的電阻最大即20Ω時，此時電路為一個電動勢為3V，內阻為1Ω的電源與一個燈泡和20Ω的電阻串聯(lián)，結合圖（a）可知，當電流為I=0.13A時，燈泡電壓為0.23V，此時滿足：E=U_燈+U_R+U_內，故此次燈泡實際消耗的功率為：P=UI=0.23×0.13≈0.030W（也可以將電源內阻忽略進行計算）
故答案為：0.030～0.034．
點評：（1）本題考查了功、功率問題在實際中應用，知道在平直路面行駛的車子，功率一定，當牽引力與阻力相等時，速度最大．
（2）本題涉及到滑動變阻器的接法選擇、安培表內接與外接法的選擇、閉合電路歐姆定律、螺旋測微器的讀數(shù)等知識點，關鍵要熟悉電學測量中誤差的來源和減小方法，以及會用閉合電路歐姆定律解決問題．
（3）本題是考查了電學實驗中的連接實物圖、電路故障分析、識圖、求功率等內容，是一道實驗綜合題，所考查內容是實驗的�？純热�，涉及的知識點較多，應熟練掌握，尤其注意電功率的計算和歐姆定律的應用，關鍵是看圖得出數(shù)據(jù)．