Question

（1）“探究动能定理”的实验装置如图1所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用4条、6条、8条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W…，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出．

①关于该实验，下列说法正确的是______．
A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4～6V
B．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等
C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D．利用每次测出的小车最大速度v_m和橡皮筋做的功W，依次做出W-v_m、W-v_m²、W-v_m³、W²-v_m、W³-v_m…的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系．
②图2给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm，OB=7.12cm，OC=8.78cm，OD=10.40cm，OE=11.91cm，．已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v_m=______m/s．
（2）有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6Ω．横截面如图3所示．
①用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图4所示，金属管线的外径为______mm；
②现有如下器材
A．电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程3A，内阻约0.03Ω）
C．电压表（量程3V，内阻约3kΩ）
D．滑动变阻器（1750Ω，0.3A）
E．滑动变阻器（15Ω，3A）
F．蓄电池（6V，内阻很小）
G．开关一个，带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选______，滑动变阻器应选______．（只填代号字母）．
③请将图5所示的实际测量电路补充完整．
④已知金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是______．计算中空部分截面积的表达式为S=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）实验原理：橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能，实验中用到多条橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉长的一样多，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．
橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：w=mv²的关系，所以当小车质量一定时：w与v²成正比．
（2）①螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
②根据电路中电流的大小确定电流表的量程，从测量误差的角度选择滑动变阻器．
③将待测电阻与电压表和电流表内阻比较，确定其是大电阻还是小电阻，从而确定电流表的内外接．
④根据电阻定律求出导体电阻的横截面积，用大圆的面积减去电阻的横截面积，即为中空部分的截面积．
解答：解：（1）①A：打点计时器使用的交流电源，故A错误．
B：实验中用到多条橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉长的一样多，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．故B错误．
C：小车获得的动能应该等于橡皮筋对其做的功，所以小车必须从同一位置由静止弹出．故C正确．
D：橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：w=mv²的关系，所以当小车质量一定时：w与v²成正比．所以最好做w与v²的关系，实验时需要画多个图象找最好的，故D正确．
故选：CD
②从纸带上我们可判断出打C点时，小车具有最大的速度
v_C可由B到D的平均速度求出：
即：v_C==0.82m/s
故答案为：①CD
②0.82
（2）：①螺旋测微器的读数等于1mm+0.01×12.5mm=1.125mm．
②电路中的电流大约为I=A=0.5A，所以电流表选择A．待测电阻较小，若选用大电阻滑动变阻器，测量误差角度，所以滑动变阻器选择E．
③待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法．滑动变阻器可以采用限流式接法，也可以采用分压式接法．
④还需要测量的物理量是管线长度L，根据R=ρ，则S=，则中空部分的截面积S′=-S=．
故答案为：①1.125
②A；E
③见答图

④管线长度L；
点评：实验原理是：w=mv²，实验中要清楚是如何改变w，如何获得的速度v即可．
解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握电阻定律的公式，掌握如何确定电流表的内外接．