Question

（1）如圖1是利用重物自由下落驗證機械能守恒定律的實驗裝置．質(zhì)量 m=1.00kg 的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點．如圖所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O 為第一個點，A、B、C 為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔 0.02s打一次點，當?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;g=9.80m/s²
①某位同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列操作步驟中錯誤的是

 

A．把電磁打點計時器固定在鐵架臺上，用導線連接到低壓交流電源
B．將連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度
C．先釋放紙帶，再接通電源
D．更換紙帶，重復實驗，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)
②選取O點到B點來驗證機械能守恒定律，重物重力勢能減少量△E_P=

 

 J；動能增加量
△E_k=

 

 J．（結(jié)果取三位有效數(shù)字） 實驗的結(jié)論是

 

．

（2）如圖2某小燈泡上標有“6V 3W”字樣，現(xiàn)要測量其正常發(fā)光時的實際電阻，實驗室提供下列器材：
A、電壓表量程（0～3V，內(nèi)阻約2kΩ）
B、電壓表量程（0～l5V，內(nèi)阻約6kΩ）
C、電流表量程（0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）
D、電流表量程量程2（0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω）
E、滑動變阻器 （20Ω，2A）
F、學生電源（直流10V）及開關、導線等
①實驗中電壓表量程應選擇

 

（填“A”或“B”），
電流表量程應選擇

 

（填“C”或“D”）；
②按照實驗電路圖在圖甲中把實驗的實物連線圖補充完整；
③準確連接電路后，在閉合開關前滑動變阻器的滑片應該移到

 

端（填“最左”或“最右”）；
④閉合開關后，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡達到其正常發(fā)光所需電壓，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的電阻的測量值為

 

．

Answer 1

分析：（1）①解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，熟練掌握打點計時器的應用．②利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能．根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
（2）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表量程，根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表量程；根據(jù)伏安法測電阻的原理連接實物電路圖；滑動變阻器采用限流接法，閉合開關前，滑片要置于阻值最大處；右移圖示電流表確定其分度值，讀出其示數(shù)，然后由歐姆定律求出燈泡電阻阻值．

解答：解：（1）①A、打點計時器使用低壓交流電源，所以實驗時把打點計時器固定在鐵架臺上，用導線連接低壓交流電源，故A正確；
B、固定好打點計時器，將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，將紙帶和重錘提升到一定高度，盡量靠近打點計時器，故B正確；
C、應先接通電源，然后釋放重物，否則紙帶開始階段是空白，可能所采集的數(shù)據(jù)不夠，而且浪費紙帶，故C錯誤；
D、重復幾次，取得幾條打點紙帶，挑選一條清楚的紙帶進行數(shù)據(jù)處理，故D正確；本題選錯誤的，故選：C．
②O點到B點，重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.1920J=1.88J．
利用勻變速直線運動的推論：v_B=

xAC

2t

=

0.2323-0.1555

2×0.02

=1.92m/s，E_KB=

1

2

mv_B²=

1

2

×1×1.92²=1.84J．
通過計算可知動能的增加量略小于重力勢能的減小量，其原因是物體在下落過程中克服摩擦阻力做功．所以可以得出結(jié)論：在誤差范圍內(nèi)，重物下落過程中機械能守恒．
（2）①燈泡額定電壓為6V，則電壓表量程應選B；燈泡正常發(fā)光時的電流I=

P

U

=

3W

6V

=0.5A，電流表應選C；
②伏安法測燈泡電阻，燈泡、電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示；

③滑動變阻器采用限流接法，閉合開關前，滑片應置于最右端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大；
④電流表量程為0.6A，由圖乙所示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.48A，燈泡電阻R=

U

I

=

6V

0.48A

=12.5Ω．
故答案為：（1）①C；②1.88；1.84；在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．
（2）①B；C；②電路圖如圖所示；③最右；④12.5Ω．

點評：（1）本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理，知道實驗原理、實驗注意事項即可正確解題．
（2）滑動變阻器采用限流接法時，為保護電路，閉合開關前，滑片要置于阻值最大處．