Question

实验题
Ⅰ．有一个小灯泡上标有“4.8V  2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U²的关系曲线．有下列器材可供选用：
A 电压表V₁（0～3V，内阻3kΩ）  
B 电压表V₂（0～15V，内阻15kΩ）
C 电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω）
D 定值电阻R₁=2kΩ
E 定值电阻R₂=10kΩ
F 滑动变阻器R（10Ω，2A）
G 学生电源（直流5V，内阻不计）
H 开关、导线若干
（1）为了使测量结果尽可能准确，实验中所用电压表应选用______，定值电阻应选用______．（均用序号字母填写）；
（2）为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图；
（3）根据实验做出P-U²图象，下面的四个图象中可能正确的是______．

Ⅱ．研究小组通过分析、研究发现弹簧系统的弹性势能E_P与弹簧形变量x的关系为E_P=Cxⁿ（C为与弹簧本身性质有关的已知常量），为了进一步探究n的数值，通常采用取对数作函数图象的方法来确定．为此设计了如图所示的实验装置．L型长直平板一端放在水平桌面上，另一端放置在木块P上，实验开始时，移动木块P到某一位置，使小车可以在斜面上做匀速直线运动，弹簧一端固定在平板上端，在平板上标出弹簧未形变时另一端位置O和另一位置A，A点处放置一光电门，用光电计时器记录小车通过光电门时挡光的时间．

（1）研究小组某同学建议按以下步骤采集实验数据，以便作出lgv与lgx的函数图象关系：
A．用游标卡尺测出小车的挡光长度d
B．用天平称出小车质量m
C．用刻度尺分别测出OA距离L，O到桌面高度h₁，A到桌面的高度h₂
D．将小车压缩弹簧一段距离，用刻度尺量出弹簧压缩量x，让小车由静止释放，光电计时器读出小车通过光电门的挡光时间t
E．改变小车压缩弹簧的距离，重复D
根据实验目的，你认为以上实验步骤必须的是______．
（2）若小车挡光长度为d，通过光电门的挡光时间为t，则小车过A点的速度v=______．
（3）取lgv为纵坐标，lgx为横坐标，根据实验数据描点画出图线如图所示，已知该直线与纵轴交点的坐标为（0，a），与横轴的交点的坐标为（-b，0），由图可知，n=______．

Answer

Ⅰ．（1）为减小读数误差，电压表和电流表读数要尽量超过量程的三分之一；
（2）要求电压从零开始连续变化，故滑动变阻器要采用分压式接法；小灯泡电阻较小，大内小外，采用安培表外接法以减小系统误差；定值电阻和电压表串联可以增加电压表量程；
（3）随着电压的增加，小灯泡的功率变大，温度渐高，电阻逐渐变大，推导出功率表达式分析；
Ⅱ．（1）平衡摩擦力后，小车巧好匀速直线运动，弹性势能的减小量等于小车动能的增加量，故需要测量小车的质量、小车的速度，同时要改变行变量多次测量以便作图象；
（2）小车做匀速直线运动，故可以用平均速度代替瞬时速度；
（3）根据弹性势能的减小量等于动能增加量列式，然后结合对数函数的知识求解．
【解析】
Ⅰ．（1）为减小读数误差，电压表和电流表读数要尽量超过量程的三分之一，故电压表选A，由于最大电压为4.8V，3V量程略小，可以通过串联分压电阻扩大量程，故电阻选D；
（2）要求电压从零开始连续变化，故滑动变阻器要采用分压式接法；
小灯泡电阻较小，大内小外，采用安培表外接法以减小系统误差；
定值电阻和电压表串联可以增加电压表量程；

电路如图；
（3）小灯泡功率的表达式为：P=；
 随着电压的增加，小灯泡的功率变大，温度渐高，电阻逐渐变大，故切线的斜率逐渐减小，即曲线逐渐水平，故C正确；
故答案为：（1）A，D；（2）如图所示；（3）C．
Ⅱ．（1）平衡摩擦力后，小车巧好匀速直线运动，故此后弹性势能的减小量等于小车动能的增加量；
故需要测量小车的质量、小车的速度，同时要改变行变量多次测量以便作图象；
速度等于位移处于时间；
故选ABDE；
（2）小车做匀速直线运动，故可以用平均速度代替瞬时速度，故；
（3）弹性势能的减小量等于动能增加量，即
Cxn=
lg（Cxn）=lg（）
化解得到
lgv=+
斜率=；
解得
n=；
故答案为：（1）ABDE；（2）；（3）．