Question

（1）如图所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W，当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出，而后确定橡皮筋做的功和物体速度变化的关系．回答下列问题：

①除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有低压交流电源和______；
②实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是______；
③若某次实验打出的一条纸带如图所示，则小车由于橡皮筋弹力做功所获得的速度为______m/s．（打点计时器所用交变电压的频率为50Hz）

（2）某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，以及从废旧电器上拆下的电阻、电容、电感线圈、白炽灯等元件．现从这些材料中选取两个待测元件，即电阻R（约为2KΩ））和白炽灯．现用手机中的锂电池 （电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为300mA）以及可供选择的下列器材进行实验：
A．电压表V（量程4V，电阻R_V约为4.0kΩ）
B．电流表A₁（量程300mA，电阻R_A1约为5Ω）
C．电流表A₂（量程2mA，电阻R_A2约为10Ω）
D．滑动变阻器R₁ （0～20Ω，额定电流lA）
E．电阻箱R₂（0～999.9Ω）
F．开关S一只，导线若干
①为了测定电阻R的阻值，小组的一位成员，设计了如图甲所示的电路原理图并选取了相应的器材 （电源用手机中的锂电池），其中有一种器材选取不妥，应做出的调整是______．
②为研究白炽灯的伏安特性曲线，该同学重新设计了一个实验电路，测出了加在灯两端的电压U和通过灯的电流I共8组数据 （见下表）：

次数	1	2	3	4	5	6	7
U/V		0.20	0.50	1.00	1.50	2.00	3.00
I/A		0.08	0.13	0.18	0.20	0.24	0.29

请在图乙坐标中，描点作出U一I图线．由图象可知，随着电流的增大，白炽灯的电阻______（选填“增大“、“减小“或“不变“）．

Answer 1

【答案】分析：（1）①小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施；
②小车先在橡皮条的拉动下做加速运动，当橡皮条恢复原长时，拉力减为零，小车由于惯性继续做匀速运动，因此小车匀速时的速度就是该过程中的最大速度．
（2）①根据电压的和电阻的大小，可以得到电路的电流的大小，从而可以选择合适的电流表，
②根据数据做出U-I图象，根据图象的斜率表示的电阻的大小，可以分析电阻的变化的情况．
解答：解：（1）①打点计时器打完纸带后，需要测量两点之间的距离，所以还需要刻度尺．
②小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高平衡小车所受的摩擦力．所以应采取的措施是木块的末端垫高，平衡摩擦力．
③根据纸带可得，最后两个点之间的距离均为：L=2cm=0.02m，
两个点之间的时间的间隔为：t=0.02s，
所以小车由于橡皮筋弹力做功所获得的速度为v===1.00m/s．
（2）①锂电池的电压为E=3.7V，待测的电阻R约为2KΩ，
所以电路中的电流的大小约为：I===0.00185A=1.85mA，
所以电流表应该选择A₂，即应做出的调整是电流表A₁换成电流表A₂．
②根据数据，描点作出U一I图线为：
在U-I图象中，直线的斜率表示的就是在该时刻的电阻的大小，
所以根据图象可知，随着电流的增大，白炽灯的电阻在不断的增大．
故答案为：
（1）①刻度尺
②木块的末端垫高，平衡摩擦力
③1.00m/s
（2）①电流表A₁换成电流表A₂
②如图所示
③增大
点评：本题关键是结合探究功与速度变化关系的实验原理进行分析，如本实验中，明确小车的运动情况，先加速，再匀速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，故需要测量匀速阶段的速度．
在U-I图象中，直线的斜率表示的就是在该时刻的电阻的大小．