Question

Ⅰ．為研究滑塊的運(yùn)動(dòng)，選用滑塊、鉤碼、紙帶、毫米刻度尺、帶滑輪的木板、以及由漏斗和細(xì)線構(gòu)成的單擺等組成如圖所示的裝置，實(shí)驗(yàn)中，滑塊在鉤碼作用下拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)讓單擺垂直于紙帶運(yùn)動(dòng)方向做小幅擺動(dòng)，漏斗可以漏出很細(xì)的有色液體，在紙帶上留下的痕跡記錄了漏斗在不同時(shí)刻的位置如圖1所示．
（1）漏斗和細(xì)線構(gòu)成的單擺在該實(shí)驗(yàn)中所起的作用與下列哪個(gè)儀器相同？

 

（填寫儀器序號(hào)）
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B．秒表  C．毫米刻度尺D．電流表
（2）如果用該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量滑塊加速度，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差的主要原因是：

 

．
Ⅱ．請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)測(cè)量電流表A₁的內(nèi)阻r₁（約100Ω），要求方法簡(jiǎn)捷、有盡可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)．可供選擇器材如下：
A．電壓表V（量程15V，內(nèi)阻R_V=10kΩ）
B．電流表A₁（量程10mA，內(nèi)阻r₁待測(cè)）
C．電流表A₂（量程1000μA，內(nèi)阻r₂=800Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R_l（最大阻值20Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值100Ω）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻可以忽略）
G．電鍵及導(dǎo)線若干
（1）小穎同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖2所示，她所設(shè)計(jì)的電路存在多處錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出其中的一處錯(cuò)誤是：

 

．

（2）請(qǐng)?jiān)诖痤}卷虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計(jì)的測(cè)量電路，并在電路中標(biāo)明所選用的器材．
（3）若選擇測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算r₁，表達(dá)式應(yīng)為r₁=

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ①單擺振動(dòng)具有周期性，擺球每隔半個(gè)周期經(jīng)過(guò)紙帶中線一次，單擺在該實(shí)驗(yàn)中所起的作用與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同．
②根據(jù)測(cè)量加速度的原理△x=aT²，T為單擺周期的一半．單擺周期對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大．
Ⅱ、因?yàn)楸M可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)．滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電壓表的量程偏大，可以選用電流表A₂作為電壓表適用，根據(jù)歐姆定律求出電流表A₁的內(nèi)阻．

解答：解：Ⅰ①單擺振動(dòng)具有周期性，擺球每隔半個(gè)周期經(jīng)過(guò)紙帶中線一次，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)也具有周期性，故單擺的作用與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同．
②設(shè)單擺周期為T，則測(cè)量加速度的原理是△x=a(

T

2

)2，a=

4△x

T2

，單擺周期對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大，而單擺周期與擺長(zhǎng)即擺球重心與懸點(diǎn)的距離有關(guān)，隨著細(xì)沙流出，擺球重心位置發(fā)生改變，單擺周期發(fā)生改變，對(duì)加速度的測(cè)量產(chǎn)生誤差，故對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大的原因是漏斗重心的變化導(dǎo)致擺長(zhǎng)變化，從而改變單擺周期，影響加速度的測(cè)量值．
Ⅱ、①因?yàn)楸M可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)．滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．因?yàn)殡妷罕砹砍唐�大，測(cè)量誤差較大，可以選用電流表A₂作為電壓表適用，電流表A₂的電流乘以內(nèi)阻即為電流表A₂兩端的電壓，所以設(shè)計(jì)電路中的錯(cuò)誤是：不能用電壓表來(lái)測(cè)電壓，或滑動(dòng)變阻器不能用作串聯(lián)限流；
②結(jié)合上面分析的原理電路圖如圖

③根據(jù)部分電路歐姆定律，有：r1=

I2

I1

r2，式中I₁、I₂分別是A₁、A₂的讀數(shù)
故答案為：Ⅰ．（1）A；（2）漏斗重心下降導(dǎo)致單擺有效擺長(zhǎng)變化，從而導(dǎo)致單擺周期改變，影響計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性．
Ⅱ．（1）①不能用伏特表來(lái)測(cè)電壓；②滑動(dòng)變阻器不能用作串聯(lián)限流．（2）如圖所示；（3）r1=

I2

I1

r2．

點(diǎn)評(píng)：將已知內(nèi)電阻的電流表當(dāng)作電壓表使用，實(shí)際也是伏安法測(cè)電阻的推廣形式，是我們?cè)陔娐吩O(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的一種方法．