Question

(18分)
(1)在利用如圖甲所示的裝置測量木塊與長木板間的動摩擦因數的實驗中
①以下提供的器材中不需要的是_________，還需要的器材是__________·
打點計時器、紙帶、復寫紙、木塊、長木板、立柱、50Hz低壓交流電源、導線、天平．

②若圖甲中立柱的高度是木板長度的一半，接通電源，得到如圖乙所示的紙帶．則木塊下滑的加速度為__________m／s²，木塊與長木板間的動摩擦因數為____________．(g取10m／s²，所有計算結果均保留兩位有效數字)．由于存在系統誤差，動摩擦因數的測量值比真實值__________（填偏大或偏小)．
(2)某探究小組要描繪一個標有“4V，1W”的小燈泡的R～U曲線，所供選擇的器材除了導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：

A．電壓表V(量程5V，內阻約為5)	B．直流電源E(電動勢4．5V，內阻不計)
C．電流表A1(量程150mA，內阻約為2)	D．電流表A2(量程300mA，內阻約為1)

E．滑動變阻器R₁(阻值0~l0)               F．滑動變阻器R₂(阻值0~200)
①實驗中要求小燈泡電壓從零逐漸增大到額定電壓，測量誤差盡可能小且方便調節，電 流表應選用____________，滑動變阻器應選用___________(填寫儀器符號)．請畫出該實驗的電路圖．
②根據實驗數據，計算并描繪出了R—U的圖像，如甲圖所示．由圖像可知，當所加電壓為3．0V時，小燈泡實際消耗的電功率為_________W(計算結果保留兩位有效數字)．
③小燈泡的P—U圖像及I—U圖像如圖乙所示．則小燈泡的電功率P隨電壓U變化的圖像是___________；伏安特性曲線是____________．(填“a”、“b”、“c”、“d”)

Answer 1

⑴ ①天平，刻度尺  ② 2.0；0.35；偏大  ⑵ ① A₂ ；R₁② 0.78 ③ b; c

試題分析：⑴ ①設斜面的傾角是θ，由題意知：sinθ=，
cosθ=。對木塊，由牛頓第二定律得：mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=，要測動摩擦因數，需要測出：斜面的高度h、斜面長度L、木塊的加速度a。測斜面高度與長度需要刻度尺，測加速度需要：
打點計時器、紙帶、復寫紙、木塊、長木板、立柱、50Hz低壓交流電源、導線，
因此不需要的器材是：天平，還需要的器材是：刻度尺；
②由圖乙所示紙帶可知，計數點間的時間間隔t=0.02s×2=0.04s，由勻變速運動的推論：△x=at²可得：加速度：a=＝2.0m/s²         
由題意知， h= ，L=2h，則動摩擦因數：μ=≈0.35，木塊運動時，由于紙帶與打點計時器間存在摩擦，所測加速度偏小，動摩擦因數的測量值大于真實值；
⑵ ① 待測小燈泡為“4V，1W”，故其額定電流I==0.25A，電流表只能選擇A₂；要描繪小燈珠R_L的R～U曲線，故電壓要從0開始連續可調，故滑動變阻器采用分壓接法，而分壓接法時滑動變阻器的阻值越小越便于調節，故選R₁。小燈泡的內阻R==16Ω＜ ，被測電阻為小電阻，電流表應該采用外接法，描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，實驗電路圖如圖所示．

② 當電壓為3V時，由圖可知小燈泡的電阻為11.5Ω，故此時小燈泡消耗的實際功率P=≈0.78W；
③ 根據P=UI可知I=，即P-U圖象的斜率為電流I，R-U圖象的斜率的倒數為I，由甲圖可知隨電壓的增大通過小燈泡的電流越大，b正確；
I－U圖像的斜率為電阻的倒數，由甲圖可知隨電壓的增大導體的電阻增大，I-U圖象的斜率隨電壓的增大而減小，c正確。