Question

I．（1）一條紙帶與做勻加速直線運動的小車相連，通過打點計時器打下一系列點，從打下的點中選取若干計數點，如圖1中A、B、G、D、層所示，紙帶上相鄰的兩個計數點之間有四個點未畫出．現測出AB=2.20cm，AC=6.40cm，AD=12.58cm，AE=20.80cm，已知打點計時器電源頻率為50Hz，請回答下列問題：
①打D點時，小車的速度大小為______m/s；
②小車運動的加速度大小為______m/s²．（①②均保留兩熊有效數字）

（2）在“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”活動中，某小組設計了如圖2所示的實驗裝置，圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細線，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，然后同時停止，本探究實驗是通過比較兩小車的位移大小來比較小車加速度的大小．能進行這樣的比較．是因為？______．
II．有一段粗細均勻的導體，現要用實驗的方法測定這種導體材料的電阻率，若已測得其長度和橫截面積，還需要測出它的電阻值R_x．
（1）若已知這段導體的電阻約為30Ω，要盡量精確的測量其電阻值，除了需要導線、開關以外，在以下備選器材中應選用的是______．（只填寫字母代號）
A．電池（電動勢14V、內阻可忽略不計）
B．電流表（量程0～0.6A，內阻約0.12Ω）
C．電流表（量程0～100m A，內阻約12Ω）
D．電壓表（量程0～3V，內阻約3kΩ）
E．電壓表（量程0～15V，內阻約15kΩ）
F．滑動變阻器（0～10Ω，允許最大電流2.0A）
G．滑動變阻器（0～500Ω，允許最大電流0.5A）
（2）請在答題卡方框中畫出測這段導體電阻的實驗電路圖（要求直接測量的變化范圍盡可能大一些）．
（3）根據測量數據畫出該導體的伏安特性曲線如圖3所示，發現MN段明顯向上彎曲．若實驗的操作、讀數、記錄、描點和繪圖等過程均正確無誤，則出現這一彎曲現象的主要原因是______．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ（1）根據做勻變速直線運動的物體在某段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度可以求出D點的速度；由△x=at²可以求出物體的加速度．
（2）小車做初速度為零的勻加速運動，運動時間相同，根據勻變速運動的位移公式分析答題．
Ⅱ（1）實驗需要有電源，根據電源電動勢選擇電壓表，根據電路最大電流選擇電流表，在保證安全的前提下，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）根據實驗要求及實驗器材確定滑動變阻器及電流表的接法，然后作出電路圖．
（3）從溫度對電阻率的影響分析答題．
解答：解：Ⅰ（1）①計數點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s，D點的速度：
v_D=====72cm/s=0.72m/s；
②設AC段的位移為x₁，則：x₁=6.40×10^-2m；CE段的位移為x₂，則：x₂=14.40×10^-2m
由：x₂-x₁=at²（注意：t為發生x₁或x₂這個位移所用時間，所以t=0.1×2=0.2s）得：
14.40×10^-2m-6.40×10^-2m=a×0.2²，解得：a=2.0m/s²．
（2）由題意知，兩小車做初速度為零的勻加速運動，兩小車的運動時間t相同，
由x=at²可知，在運動時間相同的情況下，小車的加速度a與位移成正比，
因此可以通過比較兩小車的位移大小來比較小車加速度的大小．
Ⅱ（1）實驗中需要電源：A．電池（電動勢14V、內阻可忽略不計）；電路最大電流約為I==≈0.5A，電流表可選：B．電流表（量程0～0.6A，內阻約0.12Ω）；電源電動勢為14V，電壓表可選：E．電壓表（量程0～15V，內阻約15kΩ）；電源電動勢為14V，滑動變阻器可選，F、0～10Ω，允許最大電流2.0A；即還需要的實驗器材為：ABEF．
（2）要準確測量電阻阻值，應進行多次測量求平均值，測量多組實驗數據，滑動變阻器可以采用分壓接法；待測電阻阻值約為30Ω，電流表內阻約為0.12Ω，電壓表內阻約為15kΩ，相對來說，電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，電流表可以采用外接法，電路圖如圖所示．
（3））伴隨導體中的電流增大，電流流過電阻產生的熱量越來越多，電阻溫度越來越高，
導體電阻率變大，導體電阻變大，導體電阻不再是定值，因此導體的伏安曲線不再是直線而發生彎曲．
故答案為：I、（1）①0.72；②2.0；（2）小車做初速度為零的勻加速運動，運動時間相對，加速度與位移成正比；
II、（1）ABEF；（2）電路圖如圖所示；（3）伴隨導體中的電流增大，溫度升高，電阻率增大，電阻增大．
點評：本題考查了實驗數據處理、選擇實驗器材、設計實驗電路圖等問題，熟練掌握基礎知識即可求出物體的瞬時速度與加速度；設計實驗電路圖是本題的難點，確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設計實驗電路圖的關鍵．