Question

（1）某同學(xué)安裝如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．如圖乙是該實(shí)驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B兩點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，已知電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02S打一個(gè)點(diǎn)．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是______；
②根據(jù)紙帶可以判斷，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的______端是和重物相連接（選填“左”或“右”）；
③若X2=4.80cm，則在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)的速度VB=______m/s（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；
④若X1數(shù)據(jù)也已測(cè)出，則實(shí)驗(yàn)還需測(cè)出的物理量為_(kāi)_____．
（2）用如圖1所示電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻Ro起保護(hù)作用．除電池、電流表（量程0～0.6A）、電壓表（量程0～3V）、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：
a．定值電阻（阻值2Ω；額定功率5W）；
b．定值電阻（阻值10Ω；額定功率10W）；
c．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～15Ω；額定電流2A）；
d．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～100Ω；額定電流1A）；
①為了準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)，Ro應(yīng)選擇______Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是______Ω的滑動(dòng)變阻器．
②圖2所示的U-I圖上是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的7組數(shù)據(jù)標(biāo)出的點(diǎn)，請(qǐng)你完成圖線，并由圖線求出E=______V，r=______Ω
③按照此電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量存在系統(tǒng)誤差，造成該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
（2）干電池電動(dòng)勢(shì)一般約為1.5V，以此判定電壓表量程；電流表量程、滑動(dòng)變阻器與定值電阻選擇時(shí)應(yīng)兼顧電路安全和偏轉(zhuǎn)范圍．
解答：解：（1）①電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是220V，
②從紙帶上可以發(fā)現(xiàn)從左到右，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離越來(lái)越大，也就是說(shuō)明速度越來(lái)越大．
與重物相連接的紙帶先打出點(diǎn)，速度較小，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的左端通過(guò)夾子和重物相連接．
③利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v_B=m/s
④要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則要求出重力勢(shì)能的變化量，所以還要測(cè)出AB之間的距離；
（2）由于電源是一節(jié)干電池（1.5V），所選量程為3V的電壓表；估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾Ω左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0.6A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會(huì)使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大，故選1Ω；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，取0～15Ω能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0～100Ω會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象．
（2）用光滑的直線連接描出的點(diǎn)，突然所示，則E=1.5V，r==0.5Ω
（3）關(guān)于系統(tǒng)誤差一般由測(cè)量工具和所造成測(cè)量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小．本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測(cè)量值小，造成E_測(cè)＜E_真，r_測(cè)＜r_真．
故答案為：（1）①220V   ②左     ③1.20     ④AB之間的距離或hAB
（2）①2；  0～15   ②圖線如圖所示；1.50（1.48～1.52）；   0.50（0.48～0.52）③電壓表的分流
點(diǎn)評(píng)：紙帶問(wèn)題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題．我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度．電子元件在選擇時(shí)應(yīng)首先以元件安全為原則，然后兼顧儀表的示數(shù)波動(dòng)范圍，保證測(cè)量的方便，表針波動(dòng)范圍一般以示數(shù)能達(dá)到或者超過(guò)總量程的1/3為宜．