Question

（1）如图1所示，在用“自由落体验证机械能守恒定律”的实验中，下面列举了该实验的几个操作步骤，你认为没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是（填字母代号）______．
A．按照图示的装置正确安装好实验器材
B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C．用天平测量出重锤的质量
D．先放开手上纸带和重锤下落，再接通电源开关
（2）某次实验中要设计一电路来测量电流表A₁的内阻r₁，实验给出了如下备选器材．
A．待测电流表（A₁）：量程10mA，内阻r₁约40Ω
B．电流表（A₂）：量程300μA，内阻r₂=1.4kΩ
C．电压表（V）：量程5V，内阻r₃=10kΩ
D．定值电阻（R1）：阻值约100Ω，作保护电阻用
E．滑动变阻器（R2）：总阻值约10Ω
F．电池（E）：电动1.5V，内阻很小
G．开关（K）
H．导线若干
实验中甲乙两个实验小组分别设计了甲、乙两个不同的实验设计方案，实验电路图如图2虚线框内所示．
①实验中要求方法简捷，尽可能提高测量精度，并能测得多组数据，请在甲乙实验电路中选出最佳的实验方案______（填甲或乙）．
②若选用最佳实验方案所测得的测量数据中的一组来计算r₁，则电表内阻的表达式r₁=______

2r

 

2

I

1

Answer

本题（1）的关键是明确打点计时器的工作原理和使用方法，以及需要验证机械能守恒的表达式；（2）题的关键是通过欧姆定律估算出若采用甲图时电流表与定值电阻的最大电阻小于电压表量程的，而导致电压表无法读数，此时应考虑电流表的“反常规”接法即两电流表并联使用，然后通过计算它们的电压接近，从而选出乙电路为最佳方案；然后根据欧姆定律解出待测电流表内阻的表达式即可．
【解析】
（1）打点计时器应用交流电源，所以B操作不恰当；由mgh=可知，可以不用测量重锤质量，所以C操作无必要；实验时应先接通电源然后释放纸带，所以D操作不恰当，即没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是BCD．
（2）①若采用甲电路，由欧姆定律可求出电流表与定值电阻串联的最大电压为==1.4V，此值不到电压表量程的，所以甲图方案不合理；所以应考虑使用两个电流表，由于电流表的满偏电压为==10≈0.4V，电流表的满偏电压==300=0.42V，二者接近，所以可以考虑将两电流表并联使用，所以最佳方案应是乙．
②对乙电路，由欧姆定律可得，解得=，其中为电流表的读数，为电流表的读数．
③实验连线如图所示，

故答案为：（1）BCD
         （2）①乙；②，为电流表的读数，为电流表的读数；③如图