Question

（1）要利用如圖1所示裝置，驗證m₁、m₂組成系統(tǒng)的機械能守恒．電磁打點計時器（電源頻率為50Hz）豎直固定在鐵架臺上，m₁一端連接紙帶，另一端通過細繩跨過輕質定滑輪與m₂相連，m₂的質量大于m₁，從高處由靜止釋放m₂，m₁拖著紙帶打出一系
列的點．

①下列實驗操作，不必要的是

 

，錯誤的是

 

．（填序號）
A．將打點計時器接到學生電源的“直流輸出”擋
B．用天平測出m₁、m₂的質量
C．測量紙帶計數(shù)點間的距離
D．用秒表測量m₂下落的時間
②如圖2是實驗打出的一條紙帶：0是由靜止開始運動時打下的第一個點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖2中未標出），計數(shù)點間的距離如圖2所示．m1=50g，m2=150g，(g=9.8m/s2)則
從O點到計數(shù)點5系統(tǒng)動能的增量△E_k=

 

J，系統(tǒng)勢能的減少量△E_p=

 

J，（結果保留三位有效數(shù)字）
（2）某同學要測某一電阻的阻值（約3～5Ω），現(xiàn)有下列器材：
A．兩節(jié)干電池
B．電壓表0～3V，內(nèi)阻約10kΩ
C．電流表0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω
D．滑動變阻器，0～10Ω
E．滑動變阻器，0～100Ω
F．開關和若干導線
滑動變阻器采用限流接法，要較準確地測出待測電阻的阻值．
①滑動變阻器應選

 

；（填序號）
②某同學的實物接線如圖所示，指出該同學接線中的錯誤

 

③圖中5個點是實驗中測得的U、I值，作圖并求出R=

 

．（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)實驗原理，確定需要驗證的表達式，確定需要測量的量，然后分析答題；
②根據(jù)勻變速直線運動，某段時間中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度求出打下記數(shù)點5時的速度大小，然后求出系統(tǒng)動能的增量，根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求出系統(tǒng)重力勢能的減少量．
（2）①為方便實驗操作，在保證安全的前提下，應選最大阻值較小的滑動變阻器；
②電流表正負柱不要接反，根據(jù)待測電阻與電表內(nèi)阻的關系確定電流表的接法，然后分析圖象答題；
③根據(jù)坐標系中所描的點作出圖象，然后根據(jù)圖象應用歐姆定律求出電阻阻值．

解答：解：（1）①由圖1所示實驗裝置可知，實驗需要驗證系統(tǒng)重力勢能的減少量與系統(tǒng)動能的增加量間的關系，
實驗需要求出兩物體的動能與重力勢能的變化量，
A、電磁打點計時器應使用低壓交流電源，應將打點計時器接到學生電源的“交流輸出”擋，故A錯誤；
B、實驗時需要測出兩物體質量，故B是需要的，是正確的；
C、實驗要求出系統(tǒng)重力勢能的減少量，需要求出物體的運動速度，因此需要測量紙帶計數(shù)點間的距離，故C正確；
D、實驗過程不需要測量物體下落時間，因此不需要實驗步驟D．
②由題意知，計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s，由圖示紙帶可知，打第5個點時的速度為：
v=

x46

2t

=

0.216m+0.264m

2×0.1s

=2.40m/s，
從O點到計數(shù)點5系統(tǒng)動能的增量為：
△E_k=

1

2

（m₁+m₂）v²=

1

2

×（0.05+0.15）×2.4²=0.576J，
系統(tǒng)勢能的減少量為：
△E_p=（m₂-m₁）gh₀₅=（0.15-0.05）×9.8×（0.384+0.216）=0.588J；
（2）①待測電阻阻值約為3～5Ω，為方便實驗操作，準確測出電阻阻值，應選滑動變阻器D；
②由圖示電流表可知，電流表正負接線柱接反了，電流表連接錯誤；由題意知，

R

RA

=3～5，

RV

R

≈3333.3～5000，

RV

R

＞

R

RA

，電流表應采用外接法，由電路圖可知，電流表采用內(nèi)接法，電流表接法錯誤；
③根據(jù)坐標系中所描的點作出圖象，由圖象可知，電阻阻值為：
R=

U

I

=4.5Ω
故答案為：（1）①D；A；②0.576；0.588；（2）①D；②電流表正負接線柱接反了；電流表應采用外接法；③4.5Ω．

點評：（1）本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關系，增強數(shù)據(jù)處理能力．
（2）本題考查了實驗器材的選擇、電路連接、求電阻等問題；要掌握實驗器材的選取原則、連接實驗電路的注意事項、應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法．