Question

（1）下圖是某同學用打點計時器做的“研究小車的勻變速直線運動”實驗時打出的一條紙帶，A、B、C、D、E為該同學在紙帶上所選的計數點，相鄰計數點間的時間隔為0.1s．

由圖可知：打點計時器打下D點時小車的瞬時速度為

 

m/s，小車的加速度為

 

m/s．
（2）現有一量程為3V的電壓表，內阻為5kΩ-6kΩ．為了較淮確地測量其內電阻，在沒有電流表的情況下，某同學設計了如圖甲所示的實驗電路，按此電路可以測出電壓表的電阻．

①根據圖甲所示的電路圖，完成如圖乙所示的實物電路的連線．
②接通電路前應將滑動變阻器的滑動頭P置于

 

端．
③若電源E、滑動變阻器R₂、電阻箱R₁各有兩組可供選擇：
電源E：
a．電動勢4.0V，有內阻          b．電動勢8.0V，
   有內阻滑動變阻器R₂：
a．最大阻值20Ω                b．最大阻值1700Ω
    電阻箱R₁：
 a．0-999.9Ω                 b．0-9999.9Ω
為了減小實驗誤差，電源E應選

 

（填序號“a”或“b”，下同），滑動變阻器R₂應選

 

，電阻箱R₁應選

 

．
④本實驗從原理上分析，電壓表內電阻的測量值比真實值

 

（填“大”或“小”）．

Answer 1

分析：（1）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出D點的瞬時速度，根據連續相等時間內的位移之差是一恒量求出加速度的大小．
（2）根據電路圖連接實物圖．
本實驗運用等效替代的方法，應先閉合開關S₁，調節R₂的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度，再閉合開關S₂，調節R₁的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半，由于電壓表與電阻箱的總電壓幾乎不變，電箱的電壓與電壓表的電壓相等，電阻也相等，即可讀出電壓表的內阻．通過實驗的原理以及測量的精確性確定器材的選取．根據實驗的原理比較測量值與真實值的關系．

解答：解：（1）D點的速度等于CE段的平均速度，則vD=

xCE

2T

=

(120-52)×10-3

0.2

m/s=0.34m/s．
因為x_AB=24mm，x_BC=28mm，x_CD=32mm，x_DE=36mm，知相鄰相等時間內的位移之差△x=4mm．
根據△x=aT²得，a=

△x

T2

=

4×10-3

0.01

m/s2=0.4m/s2．
（2）①根據電路圖連接實物圖，如圖所示．
②接通電路前應將滑動變阻器的滑動頭P置于A端，使得測量部分短路，從而保護測量電路．
③本實驗運用等效替代的方法，測量電壓表的內阻，先閉合開關S₁，調節R₂的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度，再閉合開關S₂，調節R₁的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半，由于電壓表與電阻箱的總電壓幾乎不變，電阻箱的電壓與電壓表的電壓相等，電阻也相等，即可讀出電壓表的內阻．所以要使得總電流幾乎不變，滑動變阻器R₂應選a．電阻箱總電阻應大于電壓表內阻，所以電阻箱選擇b．為了減小測量的誤差，電源選擇b．
④電鍵S斷開后，調節電阻箱電阻使得電壓表半偏，此時由于總電阻增大，總電流減小，電壓表和電阻箱的總電壓比以前大，電壓表電壓變為原來的一半，則電阻箱兩端的電壓大于電壓表的電壓，所以電壓表內電阻的測量值比真實值大．
故答案為：（1）0.34   0.4     （2）①如圖所示．②A（左）
③b；a；b，④大

點評：本題的電學實驗關鍵要理解實驗的原理：等效替代法，創造相同或相近的條件，用電阻箱的電阻替代電壓表的電阻．