Question

（1）某同學做“驗證機械能守恒定律”實驗
①該同學開始實驗時情形如圖1所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當的地方：
（i）

 

；（ii）

 

．
②該同學經修改錯誤后，在正確操作下，研究從靜止開始下落的物體所受阻力的情況，得到如圖2所示的紙帶（A、B、C、D、E均為相鄰的打點），測出A、C間的距離s₁=14.77cm，點C、E間的距離s₂=16.33cm．g=10m/s²．電源的頻率f=50Hz，重錘質量為m=1.0kg，設重錘所受阻力大小不變．在從A下落到E的過程中，阻力大小表達式

 

．通過C點時的即時速度大小為

 

m/s．（結果保留三位有效數字）

（2）①某同學將多用電表的選擇開關旋轉到電阻擋，選用“×10”的倍率測量某電阻時示數如圖3（該同學的操作均正確），為了讀數更加精確，請在下列步驟中選擇必須合理的步驟并按操作先后順序填在橫線上

 

．（填序號）
A．用小螺絲刀進行機械調零
B．選用“×100”的倍率擋
C．選用“×l”的倍率擋
D．將紅、黑表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使表針指在最右端的零位置
E．將紅、黑表筆分別與待測電阻兩極接觸，重新測量
②某同學想用下列器材測量一電流表的內電阻r_A，要求測量時兩電表指針的偏轉均超過其一半．
A．待測電流表A（量程300μA，內阻約為100Ω）
B．電壓表V（量程3V，內阻R_V=1kΩ）
C．電源E（電動勢約4V，內阻忽略不計）
D．定值電阻R₁=10Ω
E．滑動變阻器R₂（0～20Ω，允許通過的最大電流2.0A）
F．開關S，導線若干
③在方框中畫出測量電路原理圖．
④電路接通后，正確測得電壓表讀數為2.8V，電流表讀數為280μA，則所測電流表內阻r_A=

 

．

Answer 1

分析：（1）①打點計時器使用交流電源，實驗前，重物應放在靠近打點計時器處；
②由勻變速運動的特點求出物體的加速度，然后由歐姆定律列方程求出阻力表達式；
做勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，根據表中數據求出C點的瞬時速度．
（2）①用歐姆表測電阻時，要選擇合適的倍率，使電表指針只在表盤中央附近；根據圖示歐姆表指針選擇合適的倍率（檔），然后進行歐姆調零，再用歐姆表測電阻阻值．
②③要測電流表內阻，需要測出電流表兩端電壓與通過電流表的電流；根據所給實驗數據，應用歐姆定律進行計算，然后按照題目要求設計實驗電路，作出電路圖．
④根據串并聯電路特點，應用歐姆定律求出電流表阻值．

解答：解：（1）①由圖1可知，電壓使用直流電源，這是錯誤的，打點計時器應使用交流電源；
接通電源放開紙帶前，重物應靠近打點計時器，由圖示可知，重物離打點計時器太遠．
②物體做勻變速運動，在相鄰相等時間t=2T=

2

f

，內的路程分別是S₁、S₂，設加速度為a，
則S₂-S₁=at²，a=

s2-s1

t2

=

s2-s1

( 2 f )2

=

(s2-s1)f2

4

，
物體受到重力mg與摩擦力f作用，由牛頓第二定律得：mg-f=ma，則f=mg-ma=mg-

m(s2-s1)f2

4

；
C點的即時速度v_C=

.

vAE

=

sAE

4T

=

14.77cm+16.33cm

4×0.02s

=388.75cm/s≈3.88m/s；
（2）①由圖3可知，歐姆表指針指針偏向左側，示數較大，說明所選擇的倍率太小，
為準確測量電阻阻值，應換用大倍率的檔位，因此接下來的實驗操作是：
B、選用“×100”的倍率擋；D、將紅、黑表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使表針指在最右端的零位置；
E、將紅、黑表筆分別與待測電阻兩極接觸，重新測量；故實驗操作是：B、D、E．
②如果把滑動變阻器、定值電阻、電流表串連接入電路，電路最小電流：
I=

E

RA+R1+R滑

=

4V

100Ω+10Ω+20Ω

≈0.03A=30000μA，大于電流表量程，
因此不能采用串聯的方法，可以把電流表與定值電阻并聯，然后與電壓表串聯，
為了進行多次測量，滑動變阻器可以采用分壓接法．
③根據②的分析，作出實驗電路圖，如圖所示．
④由實驗電路圖可知，通過電壓表的電流I_V=

UV

RV

=

2.8V

1000Ω

=2.8×10^-3A，
I_A=280μA=2.8×10^-4A，通過定值電阻的電流：
I=I_V-I_A=2.8×10^-3A-2.8×10^-4A=2.52×10^-3A，
電阻兩端電壓U=IR₁=2.52×10^-3A×10Ω=2.52×10^-2V，
電流表電阻r_A=

U

IA

=

2.52×10-2V

2.8×10-4A

=90Ω；
故答案為：（1）①打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠；②mg-

m(s2-s1)f2

4

；3.88；
（2）①B、D、E；③電路圖如圖所示；④90Ω．

點評：（1）本題考查了實驗注意事項、求阻力、求瞬時速度等問題，難度不大，熟悉實驗，知道實驗注意事項、掌握勻變速運動的運動規律即可正確解題．
（2）本題考查了歐姆表的使用方法、實驗電路設計、求電阻等問題，實驗設計難度較大，對學生的實驗能力要求較高，是本題的難點．