Question

（1）某研究性學習小組進行了如下實驗：如圖所示，在一端封閉的光滑細玻璃管中注滿清水，水中放一個紅蠟做成的小圓柱體R。將玻璃管的開口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與Y軸重合，在R從坐標原點以速度v=3cm/s勻速上浮的同時，玻璃管沿x軸正方向做初速為零的勻加速直線運動。同學們測出某時刻R的坐標為（4，6）,此時R的速度大小為  
      Cm/s，R在上升過程中運動軌跡的示意圖是            。（R視為質點）

（2）為測量一電源的電動勢及內阻
①在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9V的電壓表
量程為1V、內阻大約為1K的電壓V1
量程為2V、內阻大約為2K的電壓V2
量程為3V、內阻大約為3K的電壓v3
選擇電壓表          串聯            K的電阻可以改轉成量程為9V的電壓表
② 利用一個電阻箱、一只開關、若開關導線和改裝好的電壓表（此表用符號V1V2v3與一個電阻串聯來表示，且可視為理想電壓表），在虛線框內畫出電源電動勢及內阻的實驗原理電路圖。

3.根據以上試驗原理電路圖進行實驗，讀出電壓表示數為1.50V時、電阻箱值為15.0;電壓表示數為2.00V時，電阻箱的阻值為40.0，則電源的電動勢E=            V、內阻r=_________。

Answer 1

分析：（1）小圓柱體參與了兩方向上的運動，豎直向勻速，水平向上的勻加速，則可分別求出兩方向上的速度，再由速度的合成求得合速度；
（2）①改裝中要進行量程的換算，故可以選量程成整數倍的電表；
②由閉合電路的歐姆定律的實驗方法可知實驗電路圖；
③由閉合電路的歐姆定律可列式求得電動勢及內阻．

解：（1）“研究運動的合成與分解”實驗中：
小圓柱體R在豎直方向勻速運動有y=v₀t，t===2s，在水平方向做初速為0的勻加速直線運動x=at²得a=2cm/s²，R的速度大小為v==5cm/s，軌跡示意圖是D．
（2）①選擇量程為3V、內阻大約為3KΩ的電壓V₃表盤刻度改裝容易，讀數容易，改裝后量程和內阻都擴大3倍，所以改裝時需要串聯6KΩ的電阻．
②實驗原理電路圖，如圖：
③電壓表示數為1.50V時，改裝電壓表的示數為4.50V，即加在電阻箱上的電壓是4.50V，根據閉合電路的歐姆定律 E=4.5V+r，同理有E=6.0V+r．連立二式解得 E="7.5V" r=10Ω
故答案為：（1）5，D；
（2）①V₃；6；②電路如圖所示：③7.5，10．