题目内容

I．为了探究加速度与力的关系，使用如图1所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G_l、G₂光电门时，光束被遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：
（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其它仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：．
（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是．
A．m₁=5g　　B． m₂=15g　　C．m₃=40g　　D．m₄=400g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：__（用△t₁、△t₂、D、S表示）
II．实验室中现有器材如下：
电池E，电动势约6V，内阻约1Ω
电压表V₁：量程30V，内阻r_l约为30kΩ
电压表V₂：量程3V，内阻r₂约为3kΩ；
电压表V₃：量程2.5V，内阻r₃约为2.5kΩ；
电阻箱R₁：最大阻值9999.9Ω、阻值最小改变量为0.1Ω；
滑动变阻器R₂：最大阻值为50Ω；
电键S，导线若干．
要求用如图2所示的电路测定电压表内阻．
（1）用此电路可以精确测量所给三块电压表中哪几块的内阻？．
（2）实验中，你除了要读出电阻箱的阻值R₁外，还需要读出，用所测数据表示待测电压表内阻的计算公式是__．（写出能测的所有电压表内阻公式）

解：I．（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，让滑行器自由做匀速直线运动，
所以将滑行器自由放在导轨上，并轻推滑行器，看其能否做匀速运动即可判断是否到位；
（2）在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验在满足小车质量远大于钩码质量的条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，D答案不能满足此条件．故选D
（3）由题意得：滑行器通过G_l的速度为：v₁= $\text{[math]}$ ，v₂= $\text{[math]}$
根据2as= $\text{[math]}$
解得：a= $\text{[math]}$
II．：（1）根据串并联电路电压关系得到电阻箱的电压等于两个电压表的读数之差，根据欧姆定律算出通过电阻箱的电流，从而可以计算出与电阻箱串联的那只电压表的电阻值；
本题是按2图设计的电路测量的，为使测量引起的读数误差较小两电压表量程必须相近，所以只能精确测量V₂、V₃两块电压表的内阻．
故答案为：V₂、V₃；
（2）读出电压表V、V′的示数U、U′，则电阻箱的电压为：U_R1=U′-U；
通过电阻箱的电流为：I_R1= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
通过电阻箱的电流等于通过电压表V的电流，故电压表V的电阻为：RV= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
故答案为：I．（1）将滑行器自由放在导轨上，并轻推滑行器，看其能否做匀速运动；（2）D；（3） $\text{[math]}$ ；
II．（1）V₂、V₃；（2）两电压表的读数U、U′； $\text{[math]}$
分析：I．（1）在“验证牛顿第二定律”的实验中，通过控制变量法，先控制m一定，验证a与F成正比，再控制F一定，验证a与m成反比；实验中用勾码的重力代替小车的合力，故要通过将长木板右端垫高来平衡摩擦力和使小车质量远大于勾码质量来减小实验的误差！先求出滑行器通过两个光电门的速度，再根据匀加速直线运动位移速度公式求解加速度；
II．（1）电压表本身是纯电阻，根据串并联电路电压关系得到电阻箱的电压，算出电流，从而可以计算出与电阻箱串联的那只电压表的电阻值；
（2）根据串并联电路电压的关系求出电阻箱的电压，算出电流，最后计算出与电阻箱串联的那只电压表的电阻值，写出方程，由结果讨论分析．
点评：（1）在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力；
（2）本题关键要知道：电压表是定值电阻；电阻箱可以当电流表使用；滑动变阻器采用分压式接法时选用阻值小的滑动变阻器．