Question

9．（1）小文同學(xué)在探究物體做曲線運動的條件時，將一條形磁鐵放在桌面的不同位置，讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v₀運動，得到不同軌跡．圖1中a、b、c、d為其中四條運動軌跡，磁鐵放在位置A時，小鋼珠的運動軌跡是b（填軌跡字母代號），磁鐵放在位置B時，小鋼珠的運動軌跡是c（填軌跡字母代號）．實驗表明，當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在（選填“在”或“不在”）同一直線上時，物體做曲線運動．

（2）如圖2是測量阻值約幾十歐的未知電阻R_x的原理圖，圖中R₀是保護(hù)電阻（10Ω），R₁是電阻箱（0～99.9Ω），R是滑動變阻器，A₁和A₂是電流表，E是電源（電動勢10V，內(nèi)阻很小）．
在保證安全和滿足要求的情況下，使測量范圍盡可能大．實驗具體步驟如下：
（ⅰ）連接好電路，將滑動變阻器R調(diào)到最大；
（ⅱ）閉合S，從最大值開始調(diào)節(jié)電阻箱R₁，先調(diào)R₁為適當(dāng)值，再調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使A₁示數(shù)I₁=0.15A，記下此時電阻箱的阻值R₁和A₂的示數(shù)I₂；
（ⅲ）重復(fù)步驟（ⅱ），再測量6組R₁和I₂值；（ⅳ）將實驗測得的7組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點．
根據(jù)實驗回答以下問題：
①現(xiàn)有四只供選用的電流表：
A．電流表（0～3mA，內(nèi)阻為2.0Ω）B．電流表（0～3mA，內(nèi)阻未知）
C．電流表（0～0.3A，內(nèi)阻為5.0Ω）D．電流表（0～0.3A，內(nèi)阻未知）
A₁應(yīng)選用D，A₂應(yīng)選用C．
②測得一組R₁和I₂值后，調(diào)整電阻箱R₁，使其阻值變小，要使A₁示數(shù)I₁=0.15A，應(yīng)讓滑動變阻器R接入電路的阻值變大（選填“不變”、“變大”或“變小”）．
③在如圖3所示坐標(biāo)紙上畫出R₁與I₂的關(guān)系圖．
④根據(jù)以上實驗得出R_x=31.3Ω．

Answer 1

分析 （1）首先知道磁體對鋼珠有相互吸引力，然后利用曲線運動的條件判斷其運動情況即可．
（2）①由題意可知，A₁示數(shù)I₁=0.15A，即可確定量程，根據(jù)題目中圖象示數(shù)可知，A₂的量程為0.3A；，
②由歐姆定律，結(jié)合電路分析方法，可知滑動變阻器的阻值如何變化；
③根據(jù)描點，作出圖象，讓圖線分布在點兩邊，刪除錯誤點；
④根據(jù)串并聯(lián)特征，結(jié)合R₁與I₂的圖象的斜率含義，依據(jù)歐姆定律，即可求解．

解答 解：（1）因條形磁鐵與鋼珠間的作用力為引力，方向沿二者的連線方向，而物體所受合力與速度共線時做直線運動，不共線時做曲線運動，且運動軌跡向合力方向的一側(cè)彎曲．由圖知磁鐵在A位置時對鋼珠引力與v₀同向，軌跡為b；當(dāng)磁鐵放在位置b時，先鋼珠運動過程中有受到磁體的吸引，小鋼珠逐漸接近磁體，所以其的運動軌跡是C；實驗表明，當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動
（2）①A₁示數(shù)I₁=0.15A，則A₁應(yīng)選用量程為0.3A的電流表，由于只要知道電流大小即可，即選用D；
根據(jù)R₁與I₂的關(guān)系圖，可知，A₂的量程為0.3A，且必須要知道其電阻，因此選用C；
（2）調(diào)整電阻箱R₁，使其阻值變小，要使A₁示數(shù)I₁=0.15A，則與其串聯(lián)的兩個電阻一個電流表的兩端電壓必須要在減小，因此只有應(yīng)讓滑動變阻器R接入電路的阻值在變大，才能達(dá)到這樣的條件；
（3）根據(jù)題目中已知描的點，平滑連接，注意讓圖線分布在點的兩邊，刪除錯誤的，如圖所示；
（4）根據(jù)歐姆定律，則有：（R₁+R₀+R_A1）I_A1=I₂（R_X+R_A2）；
整理可得：R₁=I₂$\frac{{R}_{X}+{R}_{A2}}{{I}_{A1}}-{R}_{0}-{R}_{A1}$；
而R₁與I₂的圖象的斜率為：k=$\frac{58-0}{0.30-0.06}$=241.7Ω；
則有：R_X=kI_A1-R_A2=241.7×0.15-5=31.3Ω；
故答案為：（1）b；c；不在；
（2）①D，C；②變大；③如上圖所示；④31.3．

點評 （1）考查曲線運動的條件，要明確當(dāng)力和速度不在同一直線上時，物體做曲線運動；
（2）考查如何確定電表的方法，緊扣題意是解題的關(guān)鍵，理解歐姆定律的應(yīng)用，掌握串并聯(lián)特點，注意誤差與錯誤的區(qū)別，理解圖象的斜率含義．