Question

（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
①在实验过程中，下列的说法正确的是：    ．
A．必须使用的测量仪器有：打点计时器、天平和刻度尺
B．纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C．实验中其他条件不变时，选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D．选纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
②按图a所示安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图b所示．图中O点为为打点起始点（速度为零）．选取纸带上打出的连续点A、B、C、…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h₁、h₂、h₃，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量△E_p=    ，动能的增加量△E_k=    （ 用题中所给字母表示 ）．
（2）用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别约为0.1Ω和1kΩ，如图所示为所需的器材．
①在方框内画出实验电路图
②把器材连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大．
③一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图中画出U-I图线．
④根据图线求出电池的电动势E=    V，内阻r=    Ω．

I/A	0.12	0.20	0.31	0.32	0.50	0.57
U/V	1.37	1.32	1.24	1.18	1.19	1.05

⑤这位同学对以上实验进行了误差分析．其中正确的是    ．
A、实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用
B、实验产生的系统误差，主要是由于电流表的分压作用
C、实验测出的电动势小于真实值
D、实验测出的内阻大于真实值．

Answer

（1）①根据实验目的以及机械能守恒定律的表达式，可明确该实验需要测量的物理量；
②写出机械能守恒的表达式，可正确解答本题．
（2）①根据实验的原理可得出实验电路图；
②根据原理图将实物图连接，注意导线不能交叉，滑动变阻器应接右下方接线柱；
③根据表中数据可以在坐标轴中采用描点法作图得出图象；
④由闭合电路欧姆定律可得出路端电压与电流的关系，则由数形关系可得出电动势和内阻；
⑤由电流表及电压表的内阻对电路的影响可得出系统误差，根据图象法可得出误差分析．
【解析】
（1）①：①A、根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，故A错误；
B、为了减小误差，纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上，故B正确；
C、由于阻力实际不能忽略，故若重物质量过小，阻力的影响较大，结果误差较大，故C错误；
D、为了减小误差，应取距离较大的两个点进行测量计算，故D错误．
故选B．
②重力势能减小量等于mgh，而OF两点的距离为h2，故减小的重力势能等于mgh2；
F点的速度等于EG段的平均速度，故v=，则F点的动能等于：mv2=；
（2）①测电动势和内电阻只需得出电源的路端电压及流过电源的电流即可，故采用限流接法，注意由于电源内阻较小，故电路采用电压表内接法，答案如图甲；
②按选定的原理图，将实物图连接，注意先连接串联部分，再把电压表并入；因题意中给出的是干电池的电动势和内阻，故电压表量程应选3V；而由表中数据可知，电路中电流最大为0.57A，故电源表应选择0.6A量程；故答案如图乙；
③利用表中数据进行描点，由图可知有点误差较大，应舍去，答案如图所示；
④由闭合电路欧姆定律可知，U=E-Ir可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势约为1.45V（1.43-1.47均正确）；图象的斜率表示电源的内阻，由图可知，当电压为1.0V时，电路中电流为0.65A，故r=Ω=0.69Ω（0.60-0.80均按正确）
⑤本实验的误差是由于电路的选择而造成的，误差来自于电压表的分流，故误差无法通过多次测量取平均值而减小，故A正确，B错误；
在本实验中由于电压表的分流使电流表示数小于真实值，故测量图象应向下平滑，故测得的电动势偏小，同时由于斜率也偏小，故内阻也小于真实值；故选AC．
故答案为：（1）①B；②；
（2）①②③如上图；④1.45V（1.43-1.47均正确）；0.69Ω（0.60-0.80均按正确）；⑤AC．