Question

（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中
①下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖1所示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流”上；
C．先釋放紙帶，再接通電源打出一條紙帶；
D．測量紙帶上某些點間的距離；
E．根據測量的結果，分別計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能．
其中操作不當的步驟是：

 

（填選項對應的字母）．
②正確操作后打出的紙帶如圖2所示，根據打出的紙帶，選取紙帶上連續的五個點A、B、C、D、E，測出AC的距離為s₁，CE的距離為s₂，打點的頻率為f，則打C點時重錘下落的速率v_c=

 

．
③實驗中發現，重錘減小的重力勢能大于重錘動能的增量，其主要原因是在重錘下落的過程中存在阻力作用（設阻力恒定），可以通過該實驗裝置測阻力的大小．若已知當地重力加速度為g，重錘的質量為m．試用這些物理量和上圖紙帶上的數據符號表示出重錘在下落過程中受到的阻力大小F=

 

．

（2）某同學為了測定一只電阻的阻值，采用了如下方法：
①用多用電表粗測：多用電表電阻擋有4個倍率：分別為×1k、×100、×10、×1，該同學選擇×100倍率，用正確的操作步驟測量時，發現指針偏轉角度太大（指針位置如圖3中虛線所示）．
為了較準確地進行測量，請你補充完整下列依次應該進行的主要操作步驟：
a．

 

．
b．兩表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在0Ω處．
c．重新測量并讀數，若這時刻度盤上的指針位置如圖中實線所示，測量結果是

 

．
②該同學用伏安法繼續測定這只電阻的阻值，除被測電阻外，還有如下實驗儀器
A．直流電源（電壓3V，內阻不計）
B．電壓表V₁（量程0-5V，內阻約為5kΩ）
C．電壓表V₂（量程0-15V，內阻約這25kΩ）
D．電流表A₁（量程0-25mA，內阻約為1Ω）
E．電流表A₂（量程0-250mA，內阻約為0.1Ω）
F．滑動變阻器一只，阻值0-20Ω
G．電鍵一只，導線若干在上述儀器中，電壓表應選擇

 

（填“V₁”或“V₂”），電流表應選擇

 

（填“A₁”或“A₂”）．請在圖4所示的方框內畫出電路原理圖．
③根據所設計的實驗原理圖，將圖5中實物連接成測量電路．

Answer 1

分析：（1）正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數據等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進行數據處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
（2）①歐姆表的指針偏轉較大時的讀數的誤差大，讀數較小，要換小的倍率．
②電壓表或電流表在讀數時，盡量讓指針偏轉到

1

3

～

2

3

．估算電路中最大電流，即可選擇電流表的量程．確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
③根據電路圖作出實物連接電路圖．

解答：解：（1）①不當的步驟是BC，打點計時器應接交流電源．開始實驗時，應先將接通電流，讓打點計時器打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，采集的數據小，會對實驗產生較大的誤差；
②打點的周期為T=

1

f

，則打C點時重錘下落的速率v_c=

s1+s2

4T

=

(s1+s2)f

4

；
③由s₂-s₁=a（2T）²，得重錘的加速度為a=

(s2-s1)f2

4

根據牛頓第二定律得：mg-F_阻=ma
則得阻力F_阻=m[g-

(s2-s1)f2

4

]
（2）①a．換用倍率×10的檔；c．120Ω
②電壓表或電流表在讀數時，盡量讓指針偏轉到

1

3

～

2

3

．故電壓表的量程應選擇5V，即選擇V₁；
電路中的電流最大值約為 Imax=

E

RX

=

3

120

A=25mA．故電流表應選擇25mA的毫安表A₁．
∵

RV

Rx

＜

Rx

RA

∴電流表內接法誤差較小．
滑動變阻器的總電阻小于R_x，故變阻器接成分壓式．電路圖如圖所示．
③對照電路圖實物圖如圖所示．
故答案為：
①BC；②

(s1+s2)f

4

；③m[g-

(s2-s1)f2

4

]
（2）①a．換用倍率×10的檔；c．120Ω
②V₁；A₁；原理圖如下圖所示 ③如圖所示

點評：對于基礎實驗要從實驗原理出發去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．