题目内容

（2011?南县模拟）Ⅰ、某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．

①如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=
5.2
5.2
mm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度
0.43
0.43
m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、
滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s
滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s
和
滑块的质量M
滑块的质量M
（文字说明并用相应的字母表示）．

②本实验通过比较
mgs
mgs
 和
1
2
(m+M)(
d
△t
)2
1
2
(m+M)(
d
△t
)2
在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
Ⅱ、李阳同学要帮妈妈制作一个自动控温孵化器，他到电子商城买了一只标称值为220Ω的半导体热敏电阻，由于不知道该电阻的温度特性，为此，他做了如下实验．
（1）在室温下（约20℃）他正确使用多用表的欧姆挡测该热敏电阻的阻值时，表的示数如图甲所示，可判定李阳同学测量时选用的是
×10
×10
挡，测得热敏电阻的阻值是
260
260
Ω．
（2）李阳同学要通过改变热敏电阻的温度并用伏安法测热敏电阻的阻值来研究热敏电阻的温度特性，他准备了如下器材：
①蓄电池（电动势为6V，内阻不计）及电键
②伏特表（量程为0～6V，内阻很大）
③安培表（量程为0～20mA，内阻Rg=10Ω）
④定值电阻R0（R0=5Ω）
图乙中给出四个电路，其中合理的是
D
D
．

（3）李阳同学得到的实验数据如下表：
t/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0
R/Ω 330 275 230 202 170 144 120 103
图丙是李阳同学利用这个热敏电阻制成的孵化器温度控制电路，其中控制电路的输入端A、B内接电路可等效为一个电动势为2.0V，内阻为100Ω的电源，当通过热敏电阻R的电流大于等于2.0mA时，控制电路动作，输出端的开关断开，加热器停止加热．孵化小鸡时，要求孵化箱恒温在39.5℃，为此，李阳将孵化箱的最高温度设定为40℃；为使恒温箱能在40℃时控制电路动作，定值电阻Ra的阻值应为
756
756
Ω．
分析：Ⅰ、游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读，用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，求出滑块经过光电门时的瞬时速度．通过判断系统动能的增加和系统（钩码）重力势能的减小量是否相等，确定所要测量的物理量．
Ⅱ、（1）测量电阻使用欧姆挡，电阻的大小等于表盘读数乘以倍率．
（2）通过热敏电阻的大小确定电流表的内外接，通过电表是否安全确定合适的电路图．
（3）通过闭合电路欧姆定律求出定值电阻Ra的阻值．
解答：解：Ⅰ、（1）游标卡尺的读数为：5mm+0.1×2mm=5.2mm．
滑块经过光电门时的瞬时速度v=
d
△t
=
5.2×10-3
1.2×10-2
m/s=0.43m/s．
验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒，判断系统动能的增加和系统（钩码）重力势能的减小量是否相等，知还需测量钩码下降的距离，即滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 以及滑块的质量M．
（2）系统重力势能的减小量为mgs，系统动能的增加量为
1
2
(m+M)(
d
△t
)2，本实验通过比较 mgs 和
1
2
(m+M)(
d
△t
)2在实验误差允许的范围内相等．
Ⅱ、（1）因为热敏电阻的阻值大约在220Ω左右，可知欧姆档选择×10挡，电阻阻值为R=26×10Ω=260Ω．
（2）因为热敏电阻的阻值与伏特表以及安培表的内阻相比较满足远小于伏特表的内阻，所以选安培表外接法；又据闭合电路欧姆定律得B线路图中的最小电流为I=
E
R+R0+Rg
=
6
260+5+10
≈0.02A=20mA，所以B线路图中安培表将被烧坏，所以只能选D线路，把定值电阻R0与安培表并联成为安培表的内阻，从而扩大安培表的量程．故选D．
（3）从李阳同学得到的实验数据表格可以得出，40℃时热敏电阻的电阻值为144Ω，此时据闭合电路欧姆定律得，
I=
E
R+r+Ra
得，0.002=
2
144+100+Ra
，解得：Ra=756Ω．

故答案为：Ⅰ、（1）5.2  0.43  滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s  滑块的质量M
（2）mgs，
1
2
(m+M)(
d
△t
)2．
Ⅱ、（1）×10，260（2）D （3）756．
点评：本题考查了力学和电学的两个实验，在力学实验中，掌握游标卡尺的读数方法，以及极限方法的使用．在电学实验中，掌握欧姆表的使用，以及电路的选择，知道电流表内外接的区别．
练习册系列答案
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