Question

（1）驗證機械能守恒定律的實驗裝置如圖甲所示．
①安裝打點計時器時，應使打點計時器的平面處在______平面內，且兩個紙帶限位孔的連線處在______方向上．

②圖乙為實驗所得的一條紙帶，在紙帶上選取了點跡清晰、連續的3個點A、B、C，測出A、B、C與起始點O之間的距離分別為h₁，h₂，h₃．已知打點周期為T，當地重力加速度為g．甲、乙兩同學分別用表達式v_B=g（4T）、來計算B的速度．那么，其中______同學的計算方法更符合實驗的要求．
③本實驗中產生系統誤差的主要原因是______．

（2）莉莉同學為了測一節干電池的電動勢E和內電阻r．
①她先用多用電表估測電動勢E．將選擇開關旋至直流2.5V檔，紅、黑表筆與干電池的正、負極相接，此時指針所指位置如圖丙所示，則此時多用表的讀數為______V．
②莉莉再用伏安法更精確地測量該干電池的電動勢和內電阻，實驗電路如圖丁所示．請你用實線代替導線在圖戊中連接好實物，要求變阻器的滑動頭向右滑動時，其電阻值變大．
③由實驗測得的7組數據已在圖己的U-I圖上標出，請你完成圖線．由圖象可得E=______V（保留三位有效數字），r=______Ω（保留兩位有效數字）．若取圖己中的第2、3兩組數據來計算E和r，則比用上述圖象法測得電動勢______，內電阻______（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）驗證機械能守恒定律時，應使打點計時器在豎直平面內，使紙帶與打點計時器的兩個限位孔在同一豎直線上；根據做勻變速直線運動的物體在某段時間內平均速度等于該段時間內的平均速度，據此求出B點的速度；由于重錘在下落過程中要克服阻力做功，機械能有損失，造成機械能不守恒．
（2）根據電流表量程由圖示多用電表確定電流表分度值，然后讀出電流表示數；根據實驗電路圖連接實物電路圖，根據實驗要求確定滑片的接法；把坐標系中各點連接起來得到U-I圖象；U-I圖象與縱軸的交點是電源電動勢，圖象的斜率等于電源內阻；根據過2、3兩點的直線與縱軸交點大小、直線斜率判斷用2、3兩組數據求出的電動勢與內阻與油圖象求出的電動勢與內阻的關系．
解答：解：（1）①安裝打點計時器時，應使打點計時器的平面處在豎直平面內，且兩個紙帶限位孔的連線處在豎直方向上．
②重錘下落時做勻加速直線運動，物體在B點的速度v_B==，故乙同學的計算方法符合實驗要求．
③重錘在下落過程中由于紙帶與限位孔間存在阻力、重錘受到空氣阻力作用，重錘下落過程中要克服阻力做功，
機械能有損失，使實驗存在誤差，則本實驗中產生系統誤差的主要原因是：重錘下落過程中受到阻力作用．
（2）①選擇開關旋至直流2.5V檔，由圖示多用電表可知，多用電表分度值是0.5V，多用電表示數是1.45V；
②變阻器的滑動頭向右滑動時，其電阻值變大，滑動變阻器應接左下接線柱，
根據實驗電路圖連接實物電路圖，如圖1所示；
③用直線把坐標系中各點連接起來，得到U-I圖象，如圖2所示；由圖象可知，
圖象與縱軸交點是1.5V，則電源電動勢E=1.5V，電源內阻r==≈1.2Ω；
過2、3兩點作直線如圖2所示，由圖可知，由2、3兩組數據求出的電動勢與電源內阻均小于由圖象求出的電動勢與內阻．

故答案為：（1）①豎直；豎直；②乙；③重錘下落過程中受到阻力作用；
（2）①1.45②實物電路圖如圖1所示；③圖象如圖2所示；1.5；1.2；偏小；偏小．
點評：（1）由于重錘在下落過程中要克服阻力做功，使系統的機械能減小，造成系統誤差；
（2）電源的U-I圖象斜率等于電源內阻；由圖象求電源內阻時，一定要注意圖象縱坐標軸的起點是否是零，這是容易忽略的地方．