Question

實驗題：
（I）在驗證機械能守恒定律的實驗中，質量為m 的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如下圖1所示，相鄰記數點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s²．求：
（1）打點計時器打下記數點B時，物體的速度V_B=

0.96

 m/s（保留兩位有效數字）；
（2）根據題中提供的條件，可求出重錘實際下落的加速度a=

9.5

 m/s²．（保留兩位有效數字）
（3）即使在實驗操作規范，數據測量及數據處理很準確的前提下，該實驗測得的△E_P 也一定略大于△E_K，這是實驗存在系統誤差的必然結果，試分析該系統誤差產生的主要原因為

重錘和紙帶受到阻力作用，機械能有損失．

（II）現用伏安法研究某電子器件R_x的伏安特性曲線如圖2，要求特性曲線盡可能完整（直接測量的變化范圍盡可能大一些）．現備有下列器材供選用：
A．量程是0～0.6A，內阻是0.5Ω的電流表
B．量程是0～3A，內阻是0.1Ω的電流表
C．量程是0～3V，內阻是6kΩ的電壓表
D．量程是0～15V，內阻是30kΩ的電壓表
E．阻值為0～1kΩ的滑動變阻器
F．阻值為0～10Ω的滑動變阻器
G．蓄電池（12V，內阻不計）
H．開關一個，導線若干．
（1）為使測量結果盡量準確，電流表應選用

B

，電壓表應選用

D

，滑動變阻器應選用

F

（只填字母代號）
（2）如圖所示是R_x的伏安特性曲線．在方框中（圖3）畫出實驗電路圖．
（3）若R_x與標有“6V，9W”的燈泡串聯后，接入直流電源兩端，燈泡恰能正常發光．則此時該電子器件兩端的電壓是

2.0

V．

Answer 1

分析：（I）（1）勻變速直線運動中時間中間時刻的瞬時速度等于平均速度可以求出B點速度的大�。�
（2）根據△h=h_BC-h_AB=at²可以求出加速度的大小；
（3）實驗存在系統誤差，原因是重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機械能有損失．
（II）（1）因要求電壓從零開始變化，變阻器用分壓接法，應選小阻值滑動變阻器，電壓表和電流表要求在保證安全的前提下偏轉角度大些，在滿刻度的三分之二左右偏轉；
（2）由實驗要求可知本實驗中電流表及電壓表的示數應從零開始變化，根據分壓及限流的接法可得出實驗的電路圖；
（3）燈泡正常發光，由此求出電路中的電流，根據閉合電路歐姆定律求出路端電壓，利用串聯電路特點，進一步求出電子器件的電壓．

解答：解：（I）
（1）勻變速直線運動中時間中間時刻的瞬時速度等于平均速度，因此有：
vB=

(6.91-3.07)×10-2m

2×0.02s

=0.96m/s
（2）根據△h=h_BC-h_AB=at²可以求出加速度的大小為：
a=

△h

T2

=

(6.91-4.80)×10-2m-(4.80-3.07)×10-2m

(0.02s)2

=9.5m/s²．
（3）重錘帶著紙帶下落過程中不可避免的受到阻力作用，因此重力勢能沒有全部轉化動能，機械能有損失，故實驗測得的△E_P 也一定略大于△E_K．
（II）
（1）根據圖（2）可知，該電子器件的電流超過接近3A，最大電壓超過12V，因此電流表選項B，電壓表選擇D，因要求電壓從零開始變化，變阻器用分壓接法，應選小阻值的F．
（2）由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數據，故只能采用滑動變阻器分壓接法；
燈泡的電阻約為R=

U2

P

=

62

2.5

Ω=14.4Ω，燈泡的電阻值比較小，屬于小電阻，所以用電流表外接法，電路圖如圖所示：

（3）若R_x與標有“6V，9W”的燈泡串聯后，接入直流電源兩端，燈泡恰能正常發光，則電流的大小：
I=

P

U

=

9

6

A=1.5A．從U-I圖線可知，此時電子器件兩端的電壓為2.0V．根據閉合電路歐姆定律知，電源的內電壓U_內=12-2-6V=4V，
根據串聯電路特點可知電阻元件的電壓為：
U=（15-4-9）V=2V
故答案為：（I）、（1）0.96，（2）9.5，（3）重錘和紙帶受到阻力作用，機械能有損失．
（II）、（1）B，D，F 
（2）

（3）2.0．

點評：（I）解決本題的關鍵掌握實驗的原理，以及在紙帶處理中，掌握瞬時速度的求解方法．
（II）本題考查實驗中的儀表選擇及接法的選擇；應注意滑動變阻器分壓及限流接法的區別及應用，同時還應明確內外接法的不同及判斷．