Question

I．在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m=200g的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點．已知打點計時器每隔T=0.02s打一個點，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，那么

（1）計算B點瞬時速度時，甲同學(xué)用

v

2 B

=2gSOB，乙同學(xué)用vB=

SAC

2T

．其中所選擇方法正確的是

 

（填“甲”或“乙”）同學(xué)．
（2）同學(xué)丙想根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)進一步計算重物和紙帶下落過程中所受的阻力，為此他計算出紙帶下落的加速度為

 

m/s²，從而計算出阻力f=

 

N．
（3）若同學(xué)丁不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，他僅利用A點之后的紙帶能否實現(xiàn)驗證機械能守恒定律的目的？

 

．（填“能”或“不能”）
II．物理興趣小組的同學(xué)們從實驗室中找到一只小燈泡，其標(biāo)稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式計算出該燈泡的額定電壓U=

PR

=

2×0.75

V=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實驗器材設(shè)計一個電路，測量通過燈泡的電流和它兩端的電壓．根據(jù)測量數(shù)據(jù)已繪出燈泡的U-I圖線，如圖所示．

A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約2Ω） 
C．電流表A₂（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～20Ω）
E．滑動變阻器R₂（0～100Ω）
F．電源E（電動勢4.0V，內(nèi)阻不計）
G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干
H．待測燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）在下面所給定的實線框中畫出他們進行實驗的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇

 

（填“A₁”或“A₂”）；滑動變阻器選擇

 

（填“R₁”或“R₂”）．
（2）從圖線上分析該燈泡的額定電壓應(yīng)為

 

V；這一結(jié)果大于開始時的計算結(jié)果，原因是

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ題的關(guān)鍵是處理紙帶問題時應(yīng)用

v

t 2

=

x

t

求瞬時速度，既可以用mgh=

1

2

m

v

2

來驗證機械能守恒，也可以用mgh=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

來驗證．
Ⅱ題的關(guān)鍵是根據(jù)P=

I

2

R，估算出小燈泡的額定電流，從而選出電流表的量程，根據(jù)U-I圖象可知滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法，根據(jù)小燈泡電阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，可知電流表應(yīng)用外接法．

解答：解：Ⅰ（1）、由于實驗過程中重物和紙帶會受到空氣和限位孔的阻力作用，導(dǎo)致測得的加速度小于當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度，所以求速度時不能用

v

2 B

=2gSOB來求，只能根據(jù)

v

t 2

=

x

t

來求瞬時速度值，所以乙正確．
（2）、根據(jù)△x=a

t

2

，可求出a=

OC-OA

T 2

，代入數(shù)據(jù)解得a=9.5m/

s

2

，由mg-f=ma解得阻力f=0.06N．
（3）、根據(jù)mgh=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

可知，可以利用A點之后的紙帶驗證機械能守恒，即能實現(xiàn)．
Ⅱ（1）、由P=

I

2

R可得，I=

P R

=0.61A，所以應(yīng)選電流表

A

2

；由U-I圖象可知電流從零調(diào)，所以滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選阻值小的變阻器

R

1

，又由于小燈泡電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示

（2）、根據(jù)U-I圖象讀出U=2.5V，I=300mA時，P=UI=0.75W，所以該燈泡額定電壓為U=2.5V（2.4～2.6均可），這一結(jié)果大于開始時的計算結(jié)果，說明燈泡的電阻隨溫度的升高而增大（或燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作是的電阻）．
故答案為Ⅰ（1）乙，（2）9.5，0.06，（3）能
Ⅱ（1）

A

2

，

R

1

，如圖所示 （2）2.5，燈泡的電阻隨溫度的升高而增大（或燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作是的電阻）

點評：明確實驗原理，熟記處理紙帶問題的思路和方法；熟記電流表內(nèi)接法與外接法的選擇方法，以及滑動變阻器分壓式接法的條件即選擇原則．