Question

（2010?天津模擬）（1）某同學(xué)做“雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，相鄰兩條亮紋間的距離用帶有螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭測(cè)出，如圖所示．測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊時(shí)螺旋測(cè)微器的示數(shù)為

4.946

mm．
（2）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)），采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B
b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平
C．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上
d．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L₁，
e．按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁和t₂
①實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是

B的右端至D板的距離L₂

．
②利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是

m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0

．
③利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以求出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小，請(qǐng)寫出彈性勢(shì)能表達(dá)式為

E_P=

1

2

m_A（

L1

t1

）²+

1

2

m_B（

L2

t2

）²，

（3）實(shí)驗(yàn)桌上有下列實(shí)驗(yàn)儀器：
A．待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)約3V，內(nèi)阻約7Ω）：
B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約0.5Ω，3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω：）
C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V檔內(nèi)阻約5kΩ，15V檔內(nèi)阻約25kΩ）：
D．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）：
E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）：
F．開關(guān)、導(dǎo)線若干：
請(qǐng)解答下列問(wèn)題：
①利用給出的器材測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是

D

（填代號(hào)），應(yīng)選擇的電流表量程是

0～0.6A

（填量程），應(yīng)選擇的電壓表量程是

0～3V

（填量程）．
②根據(jù)某同學(xué)測(cè)得的數(shù)據(jù)得知電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=6Ω，某小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為

0.375W

W．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，需估讀．
（2）要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律需要知道物體的質(zhì)量和速度，而速度可以用位移與時(shí)間的比值代替，故要測(cè)位移；
利用v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，即可將m_Av_A-m_BV_B=0，轉(zhuǎn)化為m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
根據(jù)能量守恒，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能即E_p=

1

2

m_AV_A²+

1

2

m_B v_B²，利用位移求出v_A和v_B．
（3）由于滑動(dòng)變阻器E的額定電流遠(yuǎn)小于電流表的量程，電阻太大，調(diào)節(jié)時(shí)電路中電流表變化緩慢，不方便調(diào)節(jié)，而滑動(dòng)變阻器D接入電路時(shí)，電路中最小電流約為阻I_min=

E

R+r

=0.14A，并不超過(guò)電流表的量程，故應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是D，小燈泡的伏安特性曲線與電源的U-I圖線的交點(diǎn)表示小燈泡接在該電源上的工作狀態(tài)，讀出電壓和電流，由P=UI求出功率．

解答：解：（1）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×44.6mm=0.446mm，最終讀數(shù)為4.946mm．
（2）①因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒即m_Av_A-m_BV_B=0，由于系統(tǒng)不受摩擦，故滑塊在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)故有v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，即m_Av_A-m_BV_B=0．
所以還要測(cè)量的物理量是：B的右端至D板的距離L₂．
②由①分析可知驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
③根據(jù)能量守恒定律被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能E_p=

1

2

m_AV_A²+

1

2

m_B v_B²，
將v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，代入上式得E_P=

1

2

m_A（

L1

t1

）²+

1

2

m_B （

L2

t2

）²，
（3）①由題，一方面，滑動(dòng)變阻器E的額定電流遠(yuǎn)小于電流表的量程，而實(shí)驗(yàn)時(shí)電路中的電流要達(dá)到電流表量程的一半，即0.3A左右，容易燒壞此變阻器，另一方面容易，該變阻器總電阻太大，調(diào)節(jié)時(shí)電路中電流表變化緩慢，不方便調(diào)節(jié)，而滑動(dòng)變阻器D接入電路時(shí)，電路中最小電流約為I_min=

E

R+r

=0.14A，并不超過(guò)電流表的量程，故應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是D．
應(yīng)選擇的電流表量程是0～0.6A，應(yīng)選擇的電壓表量程是0～3V 
②小燈泡的伏安特性曲線與電源的U-I圖線的交點(diǎn)表示小燈泡接在該電源上的工作狀態(tài)，
作出電源的U-I圖象，讀出交點(diǎn)處的電壓和電流分別為：U=1.5V，I=0.25A，則小燈泡的功率為 P=UI=0.375W．


故答案為：（1）4.946
（2）①B的右端至D板的距離L₂ 
②m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0   
③E_P=

1

2

m_A（

L1

t1

）²+

1

2

m_B （

L2

t2

）²，
（3）①D，0～0.6A，0～3V 
②0.375W

點(diǎn)評(píng)：（1）解決本題的關(guān)鍵掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法
（2）利用位移或位移與時(shí)間的比值表示物體的速度是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法，要注意掌握．
（3）本題考查選擇器材、分析圖象的能力，關(guān)鍵根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理：閉合電路歐姆定律進(jìn)行研究．