Question

（1）如圖1所示，是多用電表示意圖．某同學(xué)想用此多用電表檢測一下家庭電路的電壓，他應(yīng)該將多用電表的擋位選擇旋鈕放在

 

位置．圖1乙中示數(shù)即為他的測量值，則他所測家庭電路的電壓為

 

V．

（2）用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，能輸出電壓為6V的交流電和直流電．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
①下列列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的6V直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能．
指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因．
答：

 

．
②如圖3所示．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為s₀，點(diǎn)A、C間的距離為s₁，點(diǎn)C、E間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件可以計(jì)算出打C點(diǎn)時(shí)重錘的速度v_c=

 

．還可以計(jì)算出重錘下落的加速度a=

 

．
③根據(jù)紙帶算出的相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落的距離h，則以

1

2

v²為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的

1

2

v²-h圖線應(yīng)是圖4中的

 

．
④在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘動(dòng)能的增加，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過程存在著阻力的作用，可以通過該實(shí)驗(yàn)裝置測定該阻力的大�。�若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，還需要測量的物理量是

 

．則重錘在下落過程中受到的平均阻力大小F=

 

．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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)的加速度．
重錘受到重力和摩擦阻力的作用，根據(jù)牛頓第二定律得可以計(jì)算出重錘在下落過程中受到的平均阻力大�。�

解答：解：（1）電流表電壓表在測量時(shí)，要求指針的偏轉(zhuǎn)能夠在滿刻度的

1

3

～

2

3

之間，所以，要測量家庭用電的電壓（約220V），最適合的檔位是交流250V檔．
通過表頭的示數(shù)可以直接讀出，可以估讀，也可以不估讀．讀數(shù)為：215V．
（2）①在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，有幾個(gè)注意事項(xiàng)，包括：使用交流電源，要先接通電源，后放開紙帶；要注意減小摩擦；等．所以在給出的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中，沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E有：步驟B是錯(cuò)誤的．應(yīng)該接到電源的交流輸出端．步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶．步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測量原理，重錘的動(dòng)能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去．
②在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算某點(diǎn)的速度的方法是：某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間的中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度．所以：vC=

(s1+s2)

4t

=

(s1+s2)f

4

下降的過程是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，所以滿足：aT²=△S
所以：a=

△s

T2

=

s2-s1

(2t)2

=

(s2-s1)f2

4

③根據(jù)紙帶算出的相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落的距離h，則應(yīng)滿足：

1

2

v2∝h，所以以

1

2

v²為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的

1

2

v²-h圖線應(yīng)是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線．所以圖4中的C是正確的選項(xiàng)．故選：C
④重錘受到重力和摩擦阻力的作用，根據(jù)牛頓第二定律得：mg-f=ma
所以：f=mg-ma=m[g-

(s2-s1)f2

4

]
故答案為：（1）交流250V；  215；
（2）①步驟B是錯(cuò)誤的．應(yīng)該接到電源的交流輸出端．步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶．步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測量原理，重錘的動(dòng)能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去．；②

(s1+s2)f

4

；

(s2-s1)f2

4

；③C
④重錘的質(zhì)量m；  m[g-

(s2-s1)f2

4

]；

點(diǎn)評：紙帶問題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題．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)速度和加速度．