Question

I．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m=200g的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T=0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，那么

（1）計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用

v

2 B

=2gSOB，乙同學(xué)用vB=

SAC

2T

．其中所選擇方法正確的是

 

（填“甲”或“乙”）同學(xué)．
（2）同學(xué)丙想根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過(guò)程中所受的阻力，為此他計(jì)算出紙帶下落的加速度為

 

m/s²，從而計(jì)算出阻力f=

 

N．
（3）若同學(xué)丁不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，他僅利用A點(diǎn)之后的紙帶能否實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的目的？

 

．（填“能”或“不能”）
II．物理興趣小組的同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)室中找到一只小燈泡，其標(biāo)稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測(cè)定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U=

PR

=

2×0.75

V=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)量通過(guò)燈泡的電流和它兩端的電壓．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)已繪出燈泡的U-I圖線，如圖所示．

A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約2Ω） 
C．電流表A₂（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)4.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干
H．待測(cè)燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）在下面所給定的實(shí)線框中畫(huà)出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇

 

（填“A₁”或“A₂”）；滑動(dòng)變阻器選擇

 

（填“R₁”或“R₂”）．
（2）從圖線上分析該燈泡的額定電壓應(yīng)為

 

V；這一結(jié)果大于開(kāi)始時(shí)的計(jì)算結(jié)果，原因是

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ題的關(guān)鍵是處理紙帶問(wèn)題時(shí)應(yīng)用

v

t 2

=

x

t

求瞬時(shí)速度，既可以用mgh=

1

2

m

v

2

來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，也可以用mgh=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

來(lái)驗(yàn)證．
Ⅱ題的關(guān)鍵是根據(jù)P=

I

2

R，估算出小燈泡的額定電流，從而選出電流表的量程，根據(jù)U-I圖象可知滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，根據(jù)小燈泡電阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，可知電流表應(yīng)用外接法．

解答：解：Ⅰ（1）、由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重物和紙帶會(huì)受到空氣和限位孔的阻力作用，導(dǎo)致測(cè)得的加速度小于當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度，所以求速度時(shí)不能用

v

2 B

=2gSOB來(lái)求，只能根據(jù)

v

t 2

=

x

t

來(lái)求瞬時(shí)速度值，所以乙正確．
（2）、根據(jù)△x=a

t

2

，可求出a=

OC-OA

T 2

，代入數(shù)據(jù)解得a=9.5m/

s

2

，由mg-f=ma解得阻力f=0.06N．
（3）、根據(jù)mgh=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

可知，可以利用A點(diǎn)之后的紙帶驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即能實(shí)現(xiàn)．
Ⅱ（1）、由P=

I

2

R可得，I=

P R

=0.61A，所以應(yīng)選電流表

A

2

；由U-I圖象可知電流從零調(diào)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選阻值小的變阻器

R

1

，又由于小燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示

（2）、根據(jù)U-I圖象讀出U=2.5V，I=300mA時(shí)，P=UI=0.75W，所以該燈泡額定電壓為U=2.5V（2.4～2.6均可），這一結(jié)果大于開(kāi)始時(shí)的計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明燈泡的電阻隨溫度的升高而增大（或燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作是的電阻）．
故答案為Ⅰ（1）乙，（2）9.5，0.06，（3）能
Ⅱ（1）

A

2

，

R

1

，如圖所示 （2）2.5，燈泡的電阻隨溫度的升高而增大（或燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作是的電阻）

點(diǎn)評(píng)：明確實(shí)驗(yàn)原理，熟記處理紙帶問(wèn)題的思路和方法；熟記電流表內(nèi)接法與外接法的選擇方法，以及滑動(dòng)變阻器分壓式接法的條件即選擇原則．