Question

（1）要利用如圖1所示裝置，驗證m₁、m₂組成系統(tǒng)的機械能守恒．電磁打點計時器（電源頻率為50Hz）豎直固定在鐵架臺上，m₁一端連接紙帶，另一端通過細繩跨過輕質定滑輪與m₂相連，m₂的質量大于m₁，從高處由靜止釋放m₂，m₁拖著紙帶打出一系
列的點．

①下列實驗操作，不必要的是

 

，錯誤的是

 

．（填序號）
A．將打點計時器接到學生電源的“直流輸出”擋
B．用天平測出m₁、m₂的質量
C．測量紙帶計數(shù)點間的距離
D．用秒表測量m₂下落的時間
②如圖2是實驗打出的一條紙帶：0是由靜止開始運動時打下的第一個點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖2中未標出），計數(shù)點間的距離如圖2所示．m1=50g，m2=150g，(g=9.8m/s2)則
從O點到計數(shù)點5系統(tǒng)動能的增量△E_k=

 

J，系統(tǒng)勢能的減少量△E_p=

 

J，（結果保留三位有效數(shù)字）
（2）某同學要測某一電阻的阻值（約3～5Ω），現(xiàn)有下列器材：
A．兩節(jié)干電池
B．電壓表0～3V，內阻約10kΩ
C．電流表0～0.6A，內阻約1Ω
D．滑動變阻器，0～10Ω
E．滑動變阻器，0～100Ω
F．開關和若干導線
滑動變阻器采用限流接法，要較準確地測出待測電阻的阻值．
①滑動變阻器應選

 

；（填序號）
②某同學的實物接線如圖所示，指出該同學接線中的錯誤

 

③圖中5個點是實驗中測得的U、I值，作圖并求出R=

 

．（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)實驗原理，確定需要驗證的表達式，確定需要測量的量，然后分析答題；
②根據(jù)勻變速直線運動，某段時間中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度求出打下記數(shù)點5時的速度大小，然后求出系統(tǒng)動能的增量，根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求出系統(tǒng)重力勢能的減少量．
（2）①為方便實驗操作，在保證安全的前提下，應選最大阻值較小的滑動變阻器；
②電流表正負柱不要接反，根據(jù)待測電阻與電表內阻的關系確定電流表的接法，然后分析圖象答題；
③根據(jù)坐標系中所描的點作出圖象，然后根據(jù)圖象應用歐姆定律求出電阻阻值．

解答：解：（1）①由圖1所示實驗裝置可知，實驗需要驗證系統(tǒng)重力勢能的減少量與系統(tǒng)動能的增加量間的關系，
實驗需要求出兩物體的動能與重力勢能的變化量，
A、電磁打點計時器應使用低壓交流電源，應將打點計時器接到學生電源的“交流輸出”擋，故A錯誤；
B、實驗時需要測出兩物體質量，故B是需要的，是正確的；
C、實驗要求出系統(tǒng)重力勢能的減少量，需要求出物體的運動速度，因此需要測量紙帶計數(shù)點間的距離，故C正確；
D、實驗過程不需要測量物體下落時間，因此不需要實驗步驟D．
②由題意知，計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s，由圖示紙帶可知，打第5個點時的速度為：
v=

x46

2t

=

0.216m+0.264m

2×0.1s

=2.40m/s，
從O點到計數(shù)點5系統(tǒng)動能的增量為：
△E_k=

1

2

（m₁+m₂）v²=

1

2

×（0.05+0.15）×2.4²=0.576J，
系統(tǒng)勢能的減少量為：
△E_p=（m₂-m₁）gh₀₅=（0.15-0.05）×9.8×（0.384+0.216）=0.588J；
（2）①待測電阻阻值約為3～5Ω，為方便實驗操作，準確測出電阻阻值，應選滑動變阻器D；
②由圖示電流表可知，電流表正負接線柱接反了，電流表連接錯誤；由題意知，

R

RA

=3～5，

RV

R

≈3333.3～5000，

RV

R

＞

R

RA

，電流表應采用外接法，由電路圖可知，電流表采用內接法，電流表接法錯誤；
③根據(jù)坐標系中所描的點作出圖象，由圖象可知，電阻阻值為：
R=

U

I

=4.5Ω
故答案為：（1）①D；A；②0.576；0.588；（2）①D；②電流表正負接線柱接反了；電流表應采用外接法；③4.5Ω．

點評：（1）本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關系，增強數(shù)據(jù)處理能力．
（2）本題考查了實驗器材的選擇、電路連接、求電阻等問題；要掌握實驗器材的選取原則、連接實驗電路的注意事項、應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法．