Question

（1）如圖1所示，在用“自由落體驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面列舉了該實驗的幾個操作步驟，你認為沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E是（填字母代號）

 

．
A．按照圖示的裝置正確安裝好實驗器材
B．將打點計時器接到學(xué)生電源的直流輸出端上
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量
D．先放開手上紙帶和重錘下落，再接通電源開關(guān)
（2）某次實驗中要設(shè)計一電路來測量電流表A₁的內(nèi)阻r₁，實驗給出了如下備選器材．
A．待測電流表（A₁）：量程10mA，內(nèi)阻r₁約40Ω
B．電流表（A₂）：量程300μA，內(nèi)阻r₂=1.4kΩ
C．電壓表（V）：量程5V，內(nèi)阻r₃=10kΩ
D．定值電阻（R1）：阻值約100Ω，作保護電阻用
E．滑動變阻器（R2）：總阻值約10Ω
F．電池（E）：電動1.5V，內(nèi)阻很小
G．開關(guān)（K）
H．導(dǎo)線若干
實驗中甲乙兩個實驗小組分別設(shè)計了甲、乙兩個不同的實驗設(shè)計方案，實驗電路圖如圖2虛線框內(nèi)所示．
①實驗中要求方法簡捷，盡可能提高測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)，請在甲乙實驗電路中選出最佳的實驗方案

 

（填甲或乙）．
②若選用最佳實驗方案所測得的測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r₁，則電表內(nèi)阻的表達式r₁=

 

，式中各直接測得量的意義是

 

．
③按①中選擇的設(shè)計電路在如圖3所示實物中正確連線．

Answer 1

分析：本題（1）的關(guān)鍵是明確打點計時器的工作原理和使用方法，以及需要驗證機械能守恒的表達式；（2）題的關(guān)鍵是通過歐姆定律估算出若采用甲圖時電流表與定值電阻的最大電阻小于電壓表量程的

1

3

，而導(dǎo)致電壓表無法讀數(shù)，此時應(yīng)考慮電流表的“反常規(guī)”接法即兩電流表并聯(lián)使用，然后通過計算它們的電壓接近，從而選出乙電路為最佳方案；然后根據(jù)歐姆定律解出待測電流表內(nèi)阻的表達式即可．

解答：解：（1）打點計時器應(yīng)用交流電源，所以B操作不恰當；由mgh=

1

2

mv

2

可知，可以不用測量重錘質(zhì)量，所以C操作無必要；實驗時應(yīng)先接通電源然后釋放紙帶，所以D操作不恰當，即沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E是BCD．
（2）①若采用甲電路，由歐姆定律可求出電流表

A

1

與定值電阻

R

1

串聯(lián)的最大電壓為

U

=

I

1

(r

1

+R

1

)=1.4V，此值不到電壓表量程的

1

3

，所以甲圖方案不合理；所以應(yīng)考慮使用兩個電流表，由于電流表

A

1

的滿偏電壓為

U

1

=

I   1 r

1

=10

×10

-3

×40Ω≈0.4V，電流表

A

2

的滿偏電壓

U

2

=

I   2 r

2

=300

×10

-6

×1.4

×10

3

Ω=0.42V，二者接近，所以可以考慮將兩電流表并聯(lián)使用，所以最佳方案應(yīng)是乙．
②對乙電路，由歐姆定律可得

I   1 r

1

=I   2 r

2

，解得

r

1

=

I   2 r   2

I   1

，其中

I

1

為電流表

A

1

的讀數(shù)，

I

2

為電流表

A

2

的讀數(shù)．
③實驗連線如圖所示，

故答案為：（1）BCD
         （2）①乙；②

I   2 r   2

I   1

，

I

1

為電流表

A

1

的讀數(shù)，

I

2

為電流表

A

2

的讀數(shù)；③如圖

點評：明確各種實驗儀器的工作、使用原理，特別是對電學(xué)實驗，要學(xué)會通過估算來選擇電表量程及各儀器的連接，注意電流表與電壓表的“反常規(guī)”接法．