Question

（1）用如图1实验装置验证m₁、m₂组成的系统机械能守恒．m₂从高处由静止开始下落，m₁上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示．已知m₁=50g、m₂=150g，则（g取10m/s²，结果保留两位有效数字）
①在纸带上打下记数点5时的速度v=______m/s；
②在打点0～5过程中系统动能的增量△E_K=______J，系统势能的减少量△E_P=______J，由此得出的结论是______；
③若某同学作出图象如图3，则当地的实际重力加速度g=______m/s²．

（2）某同学为了测定某硅光电池的电动势和内电阻，设计了如图甲所示电路．图中与理想电表A₁串联的定值电阻的阻值为R，在一定强度的光照下进行下述实验（计算结果小数点后保留两位数字）：
①闭合开关，调节滑动变阻器，读出电流表A₁、A₂的值I₁、I₂．为了作出此电池的U-I曲线，需要计算出电路的路端电压U，则U=______（用题中所给字母表示）；
②根据测量数据作出该硅光电池的U-I图象如图乙所示，该电池的电动势E=______V，在流过电流表A₂的电流小于200mA的情况下，此电池的内阻r=______Ω；
③若将该硅光电池两端接上阻值为6Ω的电阻，此时对应的电池内阻r=______Ω．

Answer

（1）①根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点5时的速度大小；
②根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出机械能是否守恒；
④根据图象的物理意义可知，图象的斜率大小等于物体的重力加速度大小．
2、理想电流表和定值电阻构成一电压表，可测量外电压．
在硅光电池的U-I图象，当I=0，U=E，图线斜率的绝对值表示内阻．
通过作图求解，作出电阻为6Ω它两端的电压和通过它电流的图线，与图乙中U-I图线有交点，交点对应电压电流表示硅光电池两端接上阻值为6Ω的电阻时的电压和电流．
【解析】
（1）①根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打第5个点时的速度为：
v5==2.4m/s
②物体的初速度为零，所以动能的增加量为
△EK=Ek5-0=（m1+m2）v52=0.58 J．
重力势能的减小量等于物体重力做功，故：△EP=W=mgh=0.60J；
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．
故答案为：0.58，0.60，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．
③由于△EK=Ek5-0=（m1+m2）v52=△Ep=（m2-m1）gh
由于（m1+m2）=2（m2-m1）
所以得到：v2=h
所以图象的斜率k=
g=9.7m/s2．
（2）①理想电流表和定值电阻构成一电压表，可测量外电压．所以U=I1R．
  ②在硅光电池的U-I图象，当I=0，U=E，图线斜率的绝对值表示内阻．所以E=2.90V，在流过电流表A2的电流小于200mA的情况下，此电池的内阻r=4.00Ω．
  ③作出6Ω定值电阻的U-I图线，是一条过原点的直线，该直线与图乙中电源的外电压和电流图线有交点，交点对应的电压、电流表示硅光电池两端接上阻值为6Ω的电阻时的电压和电流．所以r==5.60．
故答案为：（1）①2.4 ②0.58；0.60；在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒；③9.7
（2）I1R；   （2）2.90； 4.00   （3）5.60