(一)電壓表是測定電路兩端電壓的儀表,理想電壓表的內(nèi)阻可視為無限大,但實際使用的電壓表的內(nèi)阻并不是無限大.為了測定某一電壓表的內(nèi)阻,給出了以下器材:
A.待測電壓表(0~3V,內(nèi)阻在3.5kΩ~4.5kΩ之間);
B.電流表(0~1mA);C.滑動變阻器(0~50Ω);
D.開關(guān);E.電源(1.5V的干電池兩節(jié));F.導(dǎo)線若干
要求多測幾組數(shù)據(jù),利用作圖法求電壓表的內(nèi)阻.
(1)某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的電路圖,但根據(jù)電路圖正確連接實物后,在實際測量時,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,電壓表和電流表的示數(shù)都幾乎不發(fā)生變化,請你簡述他在設(shè)計中存在的問題______.
(2)請你另外設(shè)計一個電路圖,畫在圖2所示的方框內(nèi).
(3)根據(jù)你設(shè)計的電路圖,將圖3中實物連接起來.

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(二)有一學(xué)生要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系,他的實驗如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸.當(dāng)彈簧處于自然長度時,小鋼球恰好在桌子邊緣.如圖4所示,讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面,水平距離為S.
(1)請你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢能EP與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式:______.
(2)彈簧長度的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離S的實驗數(shù)據(jù)如下表所示:
彈簧長度壓縮量x(cm) 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75
鋼球飛行水平距離s(m) 1.01 1.50 2.01 2.48 3.01 3.50
從上面的實驗數(shù)據(jù),請你猜測彈簧的彈性勢能EP與彈簧長度的壓縮量x之間有何關(guān)系?為什么?______.
(一)(1)因為待測電壓表的內(nèi)阻RV遠大于滑動變阻器的最大電阻值50Ω,所以變阻器的限流作用幾乎為零.
(2)滑動變阻器采用分壓式接法,所以正確的電流圖如圖11所示.

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(3)對照實驗原理圖,逐步連接實驗電路.實物連線如圖12所示
(二)(1)彈簧彈開小球的過程中,彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能,得:EP=EK=
1
2
mv2

小球離開桌面后做平拋運動,水平方向:s=vt
豎直方向:h=
1
2
gt2

聯(lián)立以上3式,得:EP=
mgs2
4h
;        
(2)與X2成正比.因為從表中可以看出,S與X成正比、所以S2與X2成正比,由EP=
mgs2
4h
的關(guān)系式可證明EP與X2成正比.   
故答案為:
(一)(1)因為待測電壓表的內(nèi)阻RV遠大于滑動變阻器的最大電阻值50Ω,所以變阻器的限流作用幾乎為零.(2)實驗原理圖如圖;(3)實物連接圖如圖;
(二)(1)EP=
mgs2
4h
;(2)與X2成正比.因為從表中可以看出,S與X成正比、所以S2與X2成正比,由EP=
mgs2
4h
的關(guān)系式可證明EP與X2成正比.
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