Question

（1）在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質量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點（其他點未畫出）．已知打點計時器每隔0.02s打一次點，當地的重力加速度g=9.80m/s²．那么：
①紙帶的

 

端（選填“左”或“右”）與重物相連；
②根據圖上所得的數據，從O點到B點，重物重力勢能減少量△E_P=

 

J，動能增加量△E_K=

 

J；（結果取3位有效數字）
③實驗的結論是

 

．
（2）有一阻值 在100～200Ω之間，額定功率為

1

4

W的電阻，現用伏安法較準確測定它的阻值，實驗室中備有：
A．量程為50mA，內阻約為20Ω的電流表
B．量程為3A，內阻約為0.01Ω的電流表
C．量程為5V，內阻約為10kΩ的電壓表
D．量程為10V，內阻約為20kΩ的電壓表
E．值電阻為50Ω，允許通過電流2A的滑動變阻器
F．12V低壓直流電源
G．電鍵、導線
①為保護被測電阻不至燒毀，實驗中電阻兩端電壓應控制在

 

V以下，電壓表應選

 

；（填儀器代號）
②為了保護被測電阻，通過它的電流應控制在

 

A之下，應選的電流表為

 

；（填儀器代號）
③根據題意要求畫出實驗電路圖．

Answer 1

分析：（1）重物下落時做勻加速運動，故紙帶上的點應越來越遠，根據這個關系判斷那一端連接重物．減少的重力勢能△Ep=mgh，增加的動能△E_k=

1

2

mv2，v可由從紙帶上計算出來．
（2）由功率的變形公式求出待測電阻額定電壓與額定電流，根據額定電壓與電流選擇電壓表與電流表．確定滑動變阻器接法與電流表接法，然后作出實驗電路圖．

解答：解：（1）重物下落時做勻加速運動，故紙帶上的點應越來越遠，故應該是左端連接重物．
減少的重力勢能△Ep=mgh=1×9.8×19.2×10^-2=1.88J
v_B=

xAC

2T

=1.9325m/s
所以：增加的動能△E_k=

1

2

mv2=

1

2

×9.8×1.93252=1.84J
結論是：在誤差允許的范圍內，機械能守恒
（2）∵P=I²R，∴I=

P R

，電阻元件的額定電流為0.035A～0.05A，
即35mA～50mA，所以為了保護被測電阻，通過它的電流應控制在0.035A以下，則電流表應選A；
∵P=

U2

R

，∴U=

PR

，電阻元件的額定電壓約為5V～7.07V，為保護被測電阻不至燒毀，實驗中電阻兩端電壓應控制在5V一下，
則電壓表應選C
由于滑動變阻器最大阻值50Ω，小于待測電阻阻值，因此滑動變阻器應采用分壓接法，
電流表的內阻與被測電阻較接近，所以電流表外接，電路圖如圖所示：
故答案為：（1）左；1.88；1.84；在誤差允許的范圍內，機械能守恒
（2）5；C；0.035；A

點評：（1）驗證機械能守恒只要驗證mgh=

1

2

mv2，故不用測定質量，但要知道高度差和速度值，由于摩擦影響，動能增加量要小于重力勢能減小量；
（2）由電功率的變形公式求出待測電阻額定電壓與額定電流，然后根據電壓與電流選擇電表；確定滑動變阻器與電流表接法是設計實驗電路圖的關鍵．