Question

（1）某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律，实验装置如图．他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力F的大小；小车后面固定一打点计时器，通过拴在小车上的纸带，可测量小车匀加速运动的速度与加速度．
①若交流电的频率为50Hz，则根据下图所打纸带的打点记录，小车此次运动经B点时的速度v_B______m/s，小车的加速度a=______m/s²．（v_B、a的结果均保留到小数点后两位）
②要验证牛顿第二定律，除了前面提及的器材及已测出的物理量外，实验中还要使用______（填仪器名称）来测量出______．（填物理量名称）．
③由于小车所受阻力f的大小难以测量，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力f的影响，以下采取的措旅中必要的是（双选）：______．
A．适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B．应使钩码总质量m远小于小车（加上传感器）的总质量M
C．定滑轮的轮轴要尽量光滑
D．适当增大钩码的总质量m
（2）某兴趣小组的同学制作了一个“水果电池”：将-铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了一个简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，内阻约有几百欧．现要求你用量程合适的电压表（内阻较大）、电流表（内阻较小）来测定水果电池的电动势E和内电阻r．
①本实验的电路应该选择下面的图甲或图乙中的：______

②若给出的滑动变阻器有两种规格：A（0～20Ω）、B（0～3kΩ）．本实验中应该选用的滑动变阻器为：______通电前应该把变阻器的阻值调至______．
③实验中测出六组（U，I）的值，在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点，分析图中的点迹可得出水果电池的电动势为E=______V，内电阻为r=______Ω．（均保留3位有效数字）
④根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比：电动势E______，内电阻r______．（均选填：“偏大”、“相等”或“偏小”）由此造成的实验误差属于______误差．（选填“系统”或“偶然”）

Answer

（1）做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度；做匀变速直线运动的物体在相邻的相等时间间隔内的位移之差等于at2，据此求出瞬时速度与加速度．验证牛顿第二定律需要测出小车的质量；实验时为了减小摩擦力对实验的影响，应平衡摩擦力，同时可适当增大拉力，以减小摩擦力的影响．
（2）①“水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，由于变阻器的电阻较大，选择内接法（测量对象是电源）可减小误差．
②水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，根据题目提供的电阻器作出选择．
③用描点法作出U-I图象，U-I图象纵轴截距等于电源的电动势，斜率的绝对值大小等于内阻，由数学知识求得“水果电池”的电动势与内电阻．
④由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，运用图象法分析误差．
【解析】
（1）由图可知，相邻计数点间的时间间隔：t=0.02s×5=0.1s；
大下B时小车的速度：vB===cm/s=40.0cm/s=0.40m/s；
加速度：a===146cm/s2=1.46m/s2；
②要验证牛顿第二定律，需要用天平测出小车的质量．
③A、在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于钩码的重力mg，而在小车运动中还会受到阻力，所以我们首先需要平衡摩擦力．具体的方法是适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车恰能拖着纸带匀速下滑，故A正确．
B、根据实验原理可知，在该实验中以及用传感器直接测出了小车所受拉力大小，因此对小车质量和所挂钩码质量没有具体要求，故BC错误．
D、适当增大钩码的质量可以减小摩擦阻力产生的相对误差，故D正确．故选AD．
（2）①“水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，由于变阻器的电阻较大，为减小误差，应选择图甲所示电路，（电流表内接法）．
②由题意可知，“水果电池”的内阻很大，若选用0～20Ω的变阻器，当滑动触头移动时，电表的读数几乎不变，无法多次测量，使实验的误差较大；为了减小实验误差，应选用阻值较大的滑动变阻器B．在闭合开关前，应把滑动变阻器的阻值调到最大．
③连接坐标系内各点，作出U-I图象，如图所示；由图可知，图线纵轴的截距即为电动势，则E=1.5V．图线的斜率大小等于电源的内阻，
则r==Ω=500Ω．
④由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在U-I图上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大．
故答案为：（1）①0.40，1.46；②天平，小车的质量；③AD；
（2）①图甲；②B，最大；③2.50，500；④相等，偏大，系统．