Question

13．（一）小欣同學(xué)在做“探究串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律”實驗時，連接了如圖丙所示的電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩燈均不亮，經(jīng)檢查，電路連接正確．小欣同學(xué)用電壓表檢查該電路的故障，測量結(jié)果如表格所示．若電路中僅有一處發(fā)生故障，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，發(fā)生故障的電路元件為L₂（選填“L₁”、“L₂”或“S”），該故障為斷路（選填“短路”或“斷路”）．粗心的小欣同學(xué)忘了記錄當(dāng)電壓表接在AC兩點時的數(shù)據(jù)，你認為電壓表接AC兩點時的測量結(jié)果為3V．

位置	AB	BC	CD	AC	AD
電壓U/V	0	3V	0		3V

（二）小明猜想：動能的大小可能與物體的質(zhì)量與物體的速度有關(guān)．因此，他設(shè)計了如下兩種實驗方案：
A．讓同一輛小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，與放在水平面上的木塊相碰，比較木塊在水平面上移動的距離（如圖甲所示）．
B．讓不同質(zhì)量的小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，與放在水平面上的木塊相碰，比較木塊在水平面上移動的距離（如圖乙所示）．
上述兩種實驗方案中：
（1）A方案是為了探究動能大小與速度的關(guān)系．
（2）小明想用B方案探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，該方案是否合理？答：不合理；
理由是：沒有控制小車速度不變．
（3）若水平面絕對光滑且不計空氣阻力，該實驗還能得出結(jié)論嗎？答：不能；理由是：無法判斷木塊被撞擊的距離大�。�

Answer 1

分析 （一）電壓表應(yīng)與被測電路并聯(lián)，如果電壓表示數(shù)為零，可能與電壓表并聯(lián)的電路短路，或電壓表并聯(lián)電路之外電路存在斷路；如果電壓表示數(shù)較大，接近電源電壓，說明電壓表兩接線柱與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路斷路，分析表中實驗數(shù)據(jù)，看兩燈泡電壓與串聯(lián)電壓間的關(guān)系，然后得出結(jié)論．
（二）（1）同一小車保證了質(zhì)量相同，從斜面的不同高度滑下，到達水平面時的速度不同，木塊被撞后移動的距離越遠，推力做功越多，就可以說明木塊的動能越大，從而得出質(zhì)量相同時，速度越大的物體動能越大．
（2）該實驗利用了控制變量法，如果探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，必須保證運動速度相同，應(yīng)該使小車從斜面的相同高度滑下．
（3）由牛頓第一定律內(nèi)容分析回答．

解答 解：（一）電路中僅有一處發(fā)生故障，如果燈泡L₁短路，則燈泡L₂發(fā)光，不符合題意，同理L₂短路也不符合題意；
如果燈泡L₁正常，燈泡L₂斷路，電壓表測量的電壓有U_AB=0，U_BC=3V，U_CD=0，U_AC=3V，U_AD=3V，符合題意；
如果燈泡L₂正常，燈泡L₁斷路，電壓表測量的電壓有U_AB=3V，U_BC=0，U_CD=0，U_AC=3V，U_AD=3V，不符合題意；
燈泡L₂斷路，當(dāng)電壓表接在AC兩點時，閉合開關(guān)，電壓表測的是電源電壓，U_AC=U_BC=3V；
（二）（1）讓小車從斜面的不同高度滑下，那么小車到達水平面時的速度就不同，小車推動木塊做功，運動距離越遠，做功越多，動能越大；
（2）要探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)該控制小車的速度相同，讓小車從斜面的同一高度滑下；
（3）若水平面光滑，木塊不受摩擦力，由牛頓第一定律可知物體將永遠運動下去，物體的通過的距離無法確定，做功的多少也無法確定．所以木塊動能的大小就無法比較．
故答案為：（一）L₂；斷路；3；（二）（1）速度；（2）不合理；沒有控制小車速度不變；（3）不能；無法判斷木塊被撞擊的距離大�。�

點評 （一）本題考查了電路故障分析、探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，認真分析表中實驗數(shù)據(jù)即可正確解題．
（二）該實驗采用的物理研究方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法，尤其是控制變量法，因為影響動能大小的因素有質(zhì)量和速度，所以在探究一個因素時，必須保證另一個影響因素不變．