Question

实验题
（1）甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示．

①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响．他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做______运动．另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m______小车的质量M．（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a．图2是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm．实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a=______m/s²．（结果保留三位有效数字）
③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a～图线后，发现：当较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是______
A．改画a与的关系图线       B．改画a与（M+m）的关系图线
C．改画 a与的关系图线         D．改画a与的关系图线
（2）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，采用如图3所示的电路．
①请根据图3在图4中进行实物连线．

②某同学在实验中得到下面一组U和I的数据：

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
U/V	0.05	0.10	0.20	0.30	0.40	1.00	1.50	2.00	3.00
I/A	0.05	0.08	0.10	0.11	0.12	0.16	0.19	0.22	0.27

图5是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线．从图线上可以看出，当通过小灯泡的电流逐渐增大时，灯丝的阻值逐渐______；这表明灯丝的电阻率随温度升高而______．（以上两空均选填“增大”、“不变”或“减小”）
③将本实验中的小灯泡两端加3.0V的电压，则小灯泡的实际功率约为______W；若直接接在电动势为3.0V、内阻为2.0Ω的直流电源两端，则小灯泡的实际功率约为______W．（以上两空的结果均保留两位有效数字）

Answer

（1）题的关键是分别对小车和砝码盘列出牛顿第二定律方程，即可知道绳子拉力就是砝码重力的条件以及图象弯曲的原因；
（2）题的难点是当小灯泡接在电源两端时消耗的功率的求法，方法是将表示电源的U-I图象与表示导体的U-I图象画在同一个图象中，两图线的交点表示该导体接在电源两端后对应的电流和电压，再用P=UI求出小灯泡的实际功率．
【解析】
（1）①在验证牛顿第二定律实验中，平衡摩擦力时要求在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做匀速直线运动运动，这样小车受到的拉力才为合力，另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m远小于小车的质量M，这样绳子拉力才近似等于砝码盘（连同砝码）的重力．
②△S=a，将纸带分为两部分，=8.05cm =17.47-8.05=9.42cm，t=0.2s，代入解得a==0.343m/
③分别对小车与砝码列出牛顿第二定律，对小车有F=Ma，对砝码有F-mg=ma，两式联立可得a==，故若改画a-图线，则斜率一定，故该同学的修正方案是A．
（2）①实物连线如图

②根据欧姆定律R=，因U-I图象上的一点与原点的连线的斜率即为电阻R，可见当通过小灯泡的电流逐渐增大时，灯丝的阻值逐渐增大；这表明灯丝的电阻率随温度升高而增大．
③根据小灯泡的U-I图线可读出U=3V时对应的电流I=0.27A，由P=UI得小灯泡的实际功率为P=3×0.27W=0.81W（0.80～0.82均可），若直接接在电动势为3.0V、内阻为2.0Ω的直流电源两端，则在小灯泡的U-I图象上再做出表示电源的U-I图象，两图线的交点坐标为I=0.24A，U=2.6V，则小灯泡的实际功率约为P=UI=2.6×0.24W=0.62W（0.60～0.64）
故答案为（1）①匀速直线，远小于，②0.343，③A．
         （2）①如图，②增大，增大，③0.81（0.80～0.82），0.62（0.60～0.64）