Question

（1）我國(guó)艦載飛機(jī)在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動(dòng)小組以艦載飛機(jī)利用阻攔索著艦的力學(xué)問(wèn)題很感興趣。他們找來(lái)了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖（1）圖所示的裝置，準(zhǔn)備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離與被阻攔前速率的關(guān)系。要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�需直接測(cè)量的物理量是鋼球由靜止釋放時(shí)的           和在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離，還必須增加的一種實(shí)驗(yàn)器材是         。忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)          定律（定理），可得到鋼球被阻攔前的速率。

（2）某同學(xué)對(duì)有故障的電熱毯進(jìn)行探究。題（2）圖1是電熱毯的電路示意圖，其中電熱線和導(dǎo)線通過(guò)金屬接線片連接。題（2）圖2為測(cè)試電路實(shí)物圖，A、B為測(cè)試表筆，電壓表內(nèi)阻很大，可視為理想電表。

①請(qǐng)?jiān)诖痤}卡虛線框內(nèi)畫(huà)出與題（2）圖2對(duì)應(yīng)的電路圖。

②斷開(kāi)K₁，用上述測(cè)試電路在1和1′之間檢測(cè)得知電熱線無(wú)故障，然后測(cè)得電熱線的U—I曲線如題（2）圖3所示。已知電熱線材料的電阻率為2.8×10^-7Ω·m，電熱線的直徑為0.200mm。可求得此電熱線的電阻為   kΩ，總長(zhǎng)度為      m。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

③為了進(jìn)一步檢查故障，該同學(xué)閉合開(kāi)關(guān)K₁和K₂，用表筆A和B分別對(duì)題（2）圖1中所示的各點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，部分測(cè)試結(jié)果如下表所示。由此測(cè)試結(jié)果可判斷出電路有斷路，位置在      之間（在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中選填一項(xiàng)）。

 

Answer 1

【答案】

（1）高度（距水平木板的高度） 刻度尺 機(jī)械能守恒（動(dòng)能）

（2）①如圖所示 ②0.58（0.57到0.59均可） 65（64到66均可） ③和

【解析】（1）本題要研究的是鋼球在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離s與鋼球被阻攔前的速率v之間的關(guān)系，其中距離s可以利用刻度尺直接測(cè)量鋼球被橡皮條攔阻后在木板上留下墨跡的長(zhǎng)度得到。而速率v的測(cè)量方法可能有很多種，如利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，但本題能夠提供的器材有限，在確定測(cè)量距離s需要使用刻度尺的情況下，我們也只能利用刻度尺測(cè)量得到。研究鋼球沿斜面下滑的過(guò)程，在忽略摩擦力和空氣阻力的條件下，鋼球?qū)⒅亓��?shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒，或者只有重力做功，重力做的功等于鋼球增加的動(dòng)能，即利用mgh=求出，所以需要直接測(cè)量的物理量還有靜止釋放時(shí)的高度。

①根據(jù)題圖可以看出，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，電流表外接，電壓表與A、B兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)之間并聯(lián)。

②根據(jù)U—I圖線和歐姆定律可得，電熱絲的電阻為R=（也可利用圖線的斜率求解）。根據(jù)電阻定律可得，，代入數(shù)據(jù)，得到L=65m。

③測(cè)試點(diǎn)3和間的測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，從測(cè)試點(diǎn)3通過(guò)電熱毯到之間有斷路；測(cè)試點(diǎn)1和的測(cè)試結(jié)果表明，電熱毯是通路；測(cè)試點(diǎn)1和3的測(cè)試結(jié)果表明，測(cè)試點(diǎn)1到3之間通路；測(cè)試點(diǎn)1和的測(cè)試結(jié)果表明，測(cè)試點(diǎn)和之間斷路；測(cè)試點(diǎn)和的測(cè)試結(jié)果表明，測(cè)試點(diǎn)、之間是通路。所以只有測(cè)試點(diǎn)和之間斷路。

【點(diǎn)評(píng)】（1）本題模擬艦載飛機(jī)的著艦過(guò)程，設(shè)計(jì)了一個(gè)教程上沒(méi)有的實(shí)驗(yàn)方案，探究學(xué)生感興趣的實(shí)際問(wèn)題。雖然實(shí)驗(yàn)方案超出了教程實(shí)驗(yàn)，但并沒(méi)有脫離教程，包括實(shí)驗(yàn)所用器材，實(shí)驗(yàn)原理都源于教材，是對(duì)教程實(shí)驗(yàn)的拓展延伸，能夠很好地考查考生掌握知識(shí)并學(xué)以致用的能力和遷移知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（2）利用電表判斷電路故障時(shí)，電流表有示數(shù)說(shuō)明是通路（測(cè)試測(cè)試點(diǎn)1和時(shí)或1和3時(shí)或和時(shí)），無(wú)示數(shù)說(shuō)明所在有斷路或者電壓表直接接入電路，電路電阻過(guò)大，流過(guò)電流表的電流電流太小（如測(cè)試測(cè)試點(diǎn)3和間時(shí)或和時(shí)）；電壓表測(cè)某部分電路兩端的電壓，若電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明被測(cè)部分短路（測(cè)試測(cè)試點(diǎn)1和3時(shí)或和時(shí)）或電壓表兩接線柱與電源兩極之間某處斷路，若有電壓，說(shuō)明電壓表兩接線柱與電源兩極之間通路.

【考點(diǎn)定位】（1）考查考生利用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理實(shí)際問(wèn)題，包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的能力。

（2）考查歐姆定律、電阻定律和電路故障檢測(cè)等學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，考查了考生利用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力。