Question

(1)（6分）用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验

①实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电。用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00kg，取g=10.0m/s²。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重物的动能比开始下落时增加了_______J。(结果均保留三位有效数字)

②乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线未过原点O的原因是___________________ 。

（2）实验室中准备了下列器材：

待测干电池（电动势约1.5V，内阻约1.0Ω）

电流表G（满偏电流1.5mA，内阻10Ω）

电流表A（量程0~0.60A，内阻约0.10Ω）

滑动变阻器R₁（0~20Ω，2A）

滑动变阻器R₂（0~100Ω，1A）

定值电阻R₃=990Ω、开关S和导线若干

①小明同学选用上述器材（滑动变阻器只选用了一个）测定一节干电池的电动势和内电阻。为了能较为准确地进行测量和操作方便，实验中选用的滑动变阻器，应是      。（填代号）

②请在方框中画出他的实验电路图。

③右下图为小明根据实验数据作出的I₁—I₂图线（I₁为电流表G的示数，I₂为电流表A的示数），由该图线可得：被测干电池的电动势E=           V，内电阻r=           Ω。

Answer

（1）①  1.80；1.71  ②先释放重物，再接通计时器电源(“打下第一个点时重物已经有速度”也对)  

（2）①R1 滑动变阻器；②如图；③1.46—1.48，0.76—0.78

【解析】

试题分析：

（1）

①  减少的重力势能大小为 

②先求出B点的速度，B点速度大小等于AC中间时刻速度，则

那么B处的动能为

 ②先释放重物，再接通计时器电源(“打下第一个点时重物已经有速度”也对)

（2）

①滑动变阻器应选R1 ，这是由于电路中最大电流约为，而滑动变阻器2最大电流小于此电流，则不安全，所以选用1。

②由于电流计量程电流远小于干路中允许的电流，则不可以直接测电源上流过电流，我们可以使其与定值电阻相连接，使之相当于一电压表，如图所示。

③根据闭合电路欧姆定律可得：

整理得

数据处理：将图像所给图像延长与纵轴及横轴相交如图所示，得斜率大小为k=，纵轴截距为1.47×10-3A，

又由于斜率大小为，纵轴截距为，代入数据得：

E=1.47V，r=0。76Ω

说明：读数存在误差，则E的范围可1.46—1.48，内阻范围为0.76—0.78