Question

【題目】（1）（6分）某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個(gè)鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l1，如圖1所示，圖2是此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大圖，示數(shù)l1＝ cm.。在彈簧下端分別掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度分別是l2、l3、l4、l5。已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量是50g，掛2個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧彈力F2＝ N（當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g＝9.8m/s2）。要得到彈簧伸長(zhǎng)量x，還需要測(cè)量的是 。作出F-x曲線，得到彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。

（2）（11分）用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx。已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6V，電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐�？蛇x用的實(shí)驗(yàn)器材有：

電流表A1（量程0～30mA）；

電流表A2（量程0～100mA）；

電壓表V（量程0～6V）；

滑動(dòng)變阻器R1（阻值0～5Ω）；

滑動(dòng)變阻器R2（阻值0～300Ω）；

開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干條。

某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下：

Ⅰ．設(shè)計(jì)如圖3所示的電路圖，正確連接電路。

Ⅱ．將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測(cè)出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖4所示的圖線。

Ⅲ．?dāng)嚅_開關(guān)，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復(fù)Ⅱ的步驟，得到另一條U-I圖線，圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為（I0，0），與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為（0，U0）。

回答下列問題：

①電流表應(yīng)選用 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 ；

②由圖4的圖線，得電源內(nèi)阻r＝ Ω；

③用I0、U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx＝ ，代入數(shù)值可得Rx；

④若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍 ，電壓表示數(shù)變化范圍 。（選填“相同”或“不同”）

Answer 1

【答案】（1）25.85，0.98，彈簧的原長(zhǎng)l0；（2）①A2，R2；②25；③－r；④相同，不同。

【解析】（1）根據(jù)圖2指針指示可知，l1＝25.85cm，掛2個(gè)鉤碼時(shí)，以2個(gè)鉤碼整體為對(duì)象，受重力mg和彈簧的拉力F2作用而處于平衡，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有：F2＝mg＝2×50×10－3×9.8N＝0.98N，彈簧的伸長(zhǎng)（或縮短）量x＝|l－l0|，其中l為彈簧形變以后的長(zhǎng)度，l0為彈簧的原長(zhǎng)，因此要得到彈簧伸長(zhǎng)量x，還需要測(cè)量的是彈簧的原長(zhǎng)l0。

（2）①根據(jù)題設(shè)條件中電池的電動(dòng)勢(shì)約6V，電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐，可估算出電路中的電流為數(shù)十毫安，因此電流表應(yīng)選用A2，為了電路正常工作，以及方便調(diào)節(jié)，多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2。

②根據(jù)圖3電路結(jié)構(gòu)可知，電壓表測(cè)量了電路的路端電壓，電流表測(cè)量了電路的總電流，因此圖4中，圖線斜率絕對(duì)值即為電源的內(nèi)阻，有：r＝|k|＝||Ω＝25Ω。

③當(dāng)改接電路后，將待測(cè)電阻與電源視為整體，即為一“等效電源”，此時(shí)圖線的斜率為等效電源的內(nèi)阻，因此有：r′＝r＋Rx＝|k′|＝，解得：Rx＝－r

④若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，電路的總電阻可變范圍不變，因此電流表的示數(shù)變化范圍相同，Rx接在B、C之間時(shí)，電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，而Rx接在A、B之間時(shí)，電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器與Rx兩端電壓的和，由于對(duì)應(yīng)某一滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)，電路的電流相同，因此電壓表的讀數(shù)不同，所以電壓表示數(shù)變化范圍也不同。