(1)像打点计时器一样.光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器.每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时.光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力.质量关系的实验.图中NQ是水平桌面.PQ是一端带有滑轮的长木板.1.2是固定在木板上间距为L的两个� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（1）像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂．

①在某次测量中，用游标卡尺测量窄片K的宽度，游标卡尺如图2所示，则窄片K的宽度d=

8.00×10^-3

m（已知L＞＞d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=4.0×10^-2s，t₂=2.0×10^-2s；
②用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m，则小车的加速度大小a=

0.15

m/s²；
③某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a-F图线如图3中的实线所示．为了既能改变拉力F，又保证a-F图象是直线，可以进行这样的操做

将车上钩码取下来挂到小桶上

．
（2）已知一个标有“2.4V、0.06A”电学元件的R-U特性如图4所示．某同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R随电压U变化的图象（图5）．

可供选择的器材有：
电流表A₁（量程100mA，内阻约2Ω）
电流表A₂（量程0.3A，内阻约0.3Ω）
电压表V₁（量程1V，内阻500Ω）
电压表V₂（量程15V，内阻1kΩ）
定值电阻R₁（电阻为1kΩ）
定值电阻R₂（电阻为10kΩ）
滑动变阻器R₀（0-10Ω，2A）
电池（电动势为3V，内阻很小）
导线若干和开关S一个
①利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据．他在实验中应选用电流表

A₁

，电压表

V₁

，定值电阻

R₁

（填所选器材的符号）．
②在图5方框内画出该同学的实验电路图．
③在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为

1.08

V．

分析：（1）①游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
②分别求出小车通过光电门1、2的速度，根据v₂²-v₁²=2aL求出小车的加速度．
③为了既能改变拉力F，又保证a-F图象是直线，可以将车上钩码取下来挂到小桶上．
（2）仪表的使用原则是保证安全，读数时指针的偏转角尽可能在

到

．电源的电动势是3.0V，所以1V量程的电压表量程太小，而15V的量程由太大，要考虑将1V的电压表串联1个大电阻，扩大太大量程．可以选择1V的电压表V₁．根据电阻的大小选择电路连接的方式．

解答：解：（1）①游标卡尺的主尺读数为8mm，游标读数为0.05×0mm=0.00mm，最终读数为8mm+0.00mm=8.00mm=8.00×10^-3m．
②小车通过光电门1的速度v₁=

8.00×10-3

4×10-2

=0.2m/s，通过光电门2的速度v₂=

8.00×10-3

2×10-2

=0.4m/s，根据v₂²-v₁²=2aL，得
解得，a=

0．42-0．22

2×0.4

=0.15m/s²．
③为了既能改变拉力F，又保证a-F图象是直线，可以将车上钩码取下来挂到小桶上．
（2）①当电阻两端的电压是2.4V时，电阻约40Ω，此时的电流：I=

2.4

A=0.06A，根据电流表的使用要求，应选择量程为100mA的电流表A₁．
电源的电动势是3.0V，所以1V量程的电压表量程太小，而15V的量程由太大，要考虑将1V的电压表串联1个大电阻，扩大太大量程．所以选择1V的电压表V₁．
若选择定值电阻R₁，扩大量程后的电压表量程：U=

Rg+R1

?U₁=

500+1000

500

×1V=3V；同理计算出选择定值电阻R₂，扩大量程后的电压表量程是11V．所以要选择定值电阻R₁，扩大电压表的量程．
②测量的电压从0开始，所以要选择滑动变阻器的分压接法；由于待测电阻比较小，所以要选择电流表外接法．画出电路图如图．
③元件正常工作时电压U₀=I_g?R=0.06×18=1.08V．
故答案为：（1）①8.00×10^-3m；②0.15；③将车上钩码取下来挂到小桶上．（2）①A₁，V₁，R₁ ②如图所示

③1.08

点评：电流表和电压表在安全使用的原则下，读数时指针的偏转角尽可能在

到

．该题的难度在于电压表的量程一个太大，一个太小，要对小量程的电压表进行改装．属于中档题目．

练习册系列答案

相关题目

I．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧 a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示．下列表述正确的是

．
A．a的原长比b的短；
B．a的劲度系数比b的大；
C．a的劲度系数比的小；
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比；
II．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂．

①在某次测量中，用游标卡尺测量窄片K的宽度，游标卡尺如图所示，则窄片K的宽度d=

m/s²；
III．有一个小灯泡上标有“4.8V、2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U²的关系曲线．有下列器材可供选用：
A 电压表V₁（0～3V，内阻3kΩ）　　
B 电压表V₂（0～15V，内阻15kΩ）
C 电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω）
D 定值电阻R₁=2kΩ
E 定值电阻R₂=10kΩ
F 滑动变阻器R（10Ω，2A）
G 学生电源（直流5V，内阻不计）
H 开关、导线若干

①为了使测量结果尽可能准确，实验中所用电压表应选用

；定值电阻应选用

．（均用序号字母填写）；
②为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图；
③根据实验做出P-U²图象，下面的四个图象中可能正确的是

．

（17分）

（1）（8分）像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间（从运动物块开始挡住ab间光线至结束的时间）.现利用如图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数μ.。图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有在1和2位置画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=5.0×10^－²s和t₂=2.0×10^－²s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d，如图丙所示.

①由图丙读出滑块的宽度d= mm；

②滑块通过光电门1的瞬时速度v₁的表达式为，滑动通过光电门2的速度v₂的表达式为（用字母d、t₁、t₂表示）；

③若仅提供一把米尺，已知当地的重力加速为g，为完成测量，除了研究v₁、v₂和两个光电门之间的距离L外，还需测量的物理量是

（说明各物理量的意义及字母）；

④写出用③中各量求解动摩擦因数的表达式（用字母表示）。

（2）（9分）有一根很细的均匀空心金属管，管长约50cm、电阻约为15，现需测定它的内径d，但因其内径较小，无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为。实验室中可以提供下列器材：

A．毫米刻度尺；

B．螺旋测微器；

C．电流表（量程300mA，内阻约1）；

D．电流表（量程3A，内阻约0.1）；

E．电压表（量程3V，内阻约6k）：

F．滑动变阻器（最大阻值lk，额定电流0.5A）；

G．滑动变阻器（最大阻值5，额定电流2A）；

H．蓄电池（电动势6V，内阻0.05）；

J．开关一个及带夹子的导线若干。

请设计一个实验方案，要求实验误差尽可能小，并能测出多组数据，便于调节。回答下列问题：

①实验中应测物理量的名称及符号是；

②电流表应选择，滑动变阻器应选择；（填字母代号）

③请你设计一个电路图将其画在上面的方框中；

④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径的表达式为= 。