Question

（1）如图1为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置．
①在该实验中必须采用控制变量法，应保持______不变，用钩码所受的重力作为______，用DIS测小车的加速度．
②改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图2所示）．
a．分析此图线的OA段可得出的实验结论是______．
b．（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______
（A）小车与轨道之间存在摩擦（B）导轨保持了水平状态
（C）所挂钩码的总质量太大（D）所用小车的质量太大
（2）用图3所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
（1）电流表（量程0.6A、3A）；
（2）电压表（量程3V、15V）
（3）定值电阻（阻值1Ω（4）、额定功率5W）
（5）定值电阻（阻值10Ω（6），额定功率10W）
（7）滑动变阻器（阴值范围0--10Ω（8）、额定电流2A）
（9）滑动变阻器（阻值范围0-100Ω（10）、额定电流1A）
那么a．要正确完成实验，电压表的量程应选择______V，电流表的量程应选择______A；R应选择______Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是______Ω的滑动变阻器．
b．引起该实验系统误差的主要原因是______．

Answer

（1）研究加速度和力的关系时，采取控制变量法，即保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的外力，改变钩码的重力，来研究加速度与力的关系．通过图线线性关系得出加速度与力的关系，知道在钩码质量远小于小车的质量时，钩码的重力近似等于绳子的拉力，当钩码的质量比较大时，钩码的重力大于绳子的拉力，钩码质量比较大时，图线斜率的倒数等于钩码和小车的质量之和．
（2）器材选取的原则是安全、精确，根据电池电动势和电流的大小选择电压表和电流表的量程，从测量误差的角度选择定值电阻和滑动变阻器．误差形成的原因是电压表的分流作用，使得测量的电流小于通过电源的电流．
【解析】
（1）①在该实验中，测量加速度和力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码的重力作为小车的外力．
②a、图线的OA段是直线，知在质量不变的条件下，加速度与外力成正比．
b、在实验中，实际上钩码的重力与小车所受的拉力不等，在钩码质量远小于小车的质量时，钩码的重力近似等于绳子的拉力，当钩码的质量比较大时，钩码的重力大于绳子的拉力，此时可以对整体研究，a=，即图线的斜率表示m+M的倒数，所以图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大．故选C．
（2）a、电源的电动势大约1.5V，所以电压表量程选用3V的误差较小，通过干路的电流较小，所以电流表量程选用0.6A误差较小．定值电阻和滑动变阻器电阻不能太大，太大的话，电流太小，测量误差较大，所以定值电阻R应选择 1Ω的定值电阻，滑动变阻器选用阻值范围是0～10Ω的滑动变阻器．
b、在实验中，电压表测量的是电源的外电压，由于电压表起分流作用，电流表的示数小于实际通过电源的电流．所以误差形成的原因是：由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小．
故答案为：（1）小车的总质量，小车所受外力．
（2）a．在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；b．C．
（2）答案：a.3，0.6，1，0～10．b．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小．