Question

㈠某同學利用如圖A所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．
（1）請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當：
①

 

；
②

 

．
（2）該同學經正確操作得到如圖B所示的紙帶，取連續的六個點A、B、C、D、E、F為計數點，測得點A到B、C、D、E、F的距離分別為h₁、h₂、h₃、h₄、h₅，若打點的時間間隔為T，則打E點時重物速度的表達式為v_E=

 

㈡為精確測量額定電壓為3V的某電阻R的阻值，某同學先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻．他將紅黑表筆分別插入“+”、“一”插孔中，將選擇開關置于“×1”檔位置，然后將紅、黑表筆短接調零，此后測阻值時發現指針偏轉角度較小（如圖甲所示）．試問：
（1）為減小讀數誤差，該同學應將選擇開關置于“

 

”位置．
（2）再將紅、黑表筆短接，此時發現指針并未指到右邊的“0Ω”處（如圖乙所示），那么他該調節

 

旋鈕直至指針指在“0Ω”處再繼續實驗，結果看到指針指在如圖丙所示位置．
（3）現要進一步精確測量其阻值，實驗室提供了下列可選用的器材：
A．靈敏電流表（量程200μA，內阻300Ω）B．電流表（量程0.6A，內阻約0.3Ω）
C．電壓表V₁（量程3.0V，內阻約3kΩ）     D．電壓表V₂（量程15.0V，內阻約5kΩ）
E．滑動變阻器R₁（最大阻值為10Ω）        F．最大阻值為99.99Ω的電阻箱R₂
為了盡可能提高測量精確度，除電源（電動勢為4V）、電鍵、導線以外，還應選擇的最恰當器材（只需填器材前面的字母）有

 

（4）請畫出你設計的電路圖．

Answer 1

分析：（一）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項；根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，可正確求出E點的速度大小．
（二）根據多用電表歐姆擋讀數=指針指示值×倍率確定如何換倍率，歐姆表開始使用時要進行歐姆調零；在利用伏安法測電阻時，如果利用已知內阻的電流表改裝為大量程的電流表或者電壓表，可以克服系統誤差，使測量更準確，由此明確了實驗原理可以正確選擇器材；設計電路原理圖時注意分壓接法、安培表的內外接法等知識的應用．

解答：解：（一）（1））由實驗裝置圖可知，存在的錯誤有：①圖中打點計時器接直流電源，打點計時器應接交流電源；②重物釋放時離打點計時器太遠．不利于數據的采集和測量．
故答案為：①打點計時器應該接交流電源；②重物釋放時應該靠近打點計時器．
（2）根據勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，有：
v_E=

h5-h3

2T

．
故答案為：

h5-h3

2T

．
（二）（1）歐姆表讀數當指針在中間左右時比較準確，該題中，開始指針偏轉很小，說明電阻很大，因此要選擇大一點的檔位，即選擇×10檔．
故答案為：×10．
（2）歐姆表的調零有“機械調零”和“歐姆調零”，將紅、黑表筆短接，此時發現指針并未指到右邊的“0Ω”，此時要進行“歐姆調零”．
故答案為：歐姆調零．
（3）利用伏安法測電阻時，誤差來自電流表的分壓或者電壓表的分流，該題中若用已知內阻的小量程的電流表改裝為大量程的電流表，然后采用電流表的內接法，這樣可以克服電流表的分壓，使測量更準確，由此原理可知，還需要的器材有：ACEF．
故答案為：ACEF．
（4）由于不知待測電阻大約多少歐姆，而且滑動變阻器的總阻值較小，因此滑動變阻器采用分壓接法，改裝的電流表內阻知道，故采用電流表內接法，具體電路圖如下所示：

點評：無論是力學實驗還是電學實驗，明確實驗原理，熟練應用所學基本規律是解答實驗問題的前提，這點在平時訓練中要加強．