Question

（I）用納米技術處理過的材料叫納米材料，其性質與處理前相比會發(fā)生很多變化，如機械性能會成倍地增加，對光的反射能力會變得非常低，熔點會大大降低，甚至有特殊的磁性質．現(xiàn)有一種納米合金絲，欲測定出其伸長量x與所受拉力F、長度L、截面直徑D的關系．
（1）測量上述物理量需要的主要器材是：

螺旋測微器

、

刻度尺

、

彈簧測力計

等．
（2）若實驗中測量的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)請寫出x與F、L、D間的關系式：x=

k

FL

D

（若用到比例系數(shù)，可用k表示）

拉 力   長度 L/cm	伸長 拉力F/N x/cm   直徑 D/mm	50.0	100.0	200.0
5.00	0.040	0.20	0.40	0.80
10.00	0.040	0.40	0.80	1.60
5.00	0.080	0.10	0.20	0.40

（3）在研究并得到上述關系的過程中，主要運用的科學研究方法是

控制變量法

（只需寫出一種）
（4）若有一根合金絲的長度為20cm，截面直徑為0.200mm，使用中要求其伸長量不能超過原長的百分之一，那么這根合金絲能承受的最大拉力為

62.5

 N．
（II）測量一塊量程已知的電壓表的內阻，器材如下：
A．待測電壓表（量程3V，內阻未知）一塊    B．電流表（量程3A，內阻0.01Ω）一塊
C．定值電阻（阻值5kΩ，額定電流0.5A）一個  D．電池組（電動勢小于3V，內阻不計）一
E．多用電表一塊     F．開關兩只     G．導線若干
有一同學利用上面所給器材，進行如下實驗操作：
（1）用多用電表進行粗測：多用電表電阻檔有3種倍率，分別是×100Ω、×10Ω和×1Ω．該同學選擇×10Ω倍率，用正確的操作方法測量時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度太�。疄榱溯^準確地進行測量，應重新選擇倍率．重新選擇倍率后，刻度盤上的指針位置如圖1所示，那么測量結果大約是

30k

Ω．
（2）為了更準確的測出該電壓表內阻的大小，該同學設計了如圖2中的甲、乙兩個實驗電路．你認為其中較合理的是

乙

（填“甲”或“乙”）電路．其理由是：

甲圖中流過電流大小，讀數(shù)誤差較大

．
（3）用你選擇的電路進行實驗時，需要直接測量的物理量

K₂閉合前后電壓表的讀數(shù)U₁、U₂

；用上述所測各量表示電壓表內阻，其表達式應為R_v=

U1R

U2-U1

．

Answer 1

分析：I、（1）根據(jù)實驗中需測量的數(shù)據(jù)可以得出需要的工具；（2）采用控制變量的形式可得出各量之間的關系，則可得出表達式；（3）實驗中涉及的量較多，故應采用控制變量法；（4）由胡克定律可得出最大拉；
Ⅱ、（1）萬用表測量電阻時，應讓指針指在中間位置，若不符，則可以調節(jié)檔位使指針符合要求；（2）分析兩電路的特點可知符合題意、更為準確的電路；（3）根據(jù)實驗的要求及原理可知實驗中需要測量的數(shù)據(jù)，則可得出測量值的表達式．

解答：解：（I）（1）測量截面積應先螺旋測微器測出直徑再求出面積；而長度可以直接用刻度尺測量；而拉力用彈簧測力計測量；
 （2）分別比較相同直徑及相同長度的兩種情況，則可得出拉力與長度成正比，與截面積成反比，則可知x=k

FL

D

；
（3）由（2）的分析可知，實驗中要求要控制變量，故采用了控制變量法，同時本實驗也采用了歸納法；
（4）由x=k

FL

D

，由上表的數(shù)據(jù)代入可求得k，則拉力F=

Dx

kL

=62.5N；
（II）（1）因偏角太小，說明我們的檔位選擇太小，故應增大檔位，故應采用×100檔，由表可知示數(shù)乘以檔位可知電阻為3.0 KΩ．
（2）甲圖為電壓表與電流表串聯(lián)，因電壓表內阻過大，故電路中電流太小，故應選取乙圖；   
（3）開關K₂閉合前，電壓表與電阻串聯(lián)，電壓表測的電壓為電壓表兩端的電壓，而開關閉合后，電壓表測量電壓為電動勢，則由串聯(lián)電路的規(guī)律可得出結果

U1R

U2-U1

；
故答案為：I、（1）螺旋測微器、刻度尺、彈簧測力計；（2）k

FL

D

； （3）控制變量法；（4）62.5；
Ⅱ、（1）3.0； （2）乙、因為甲圖中流過電流表的電流太小，讀數(shù)誤差比較大．（3）K₂閉合前后電壓表的讀數(shù)U₁、U₂； 

U1R

U2-U1

．

點評：這兩個實驗均為探究性實驗，要求我們能正確審題，找出實驗中的基本原理才能順利求解出結果．