Question

實(shí)驗(yàn)題：
（I）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m 的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，如下圖1所示，相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，長(zhǎng)度單位是cm，g取9.8m/s²．求：
（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下記數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度V_B=

0.96

 m/s（保留兩位有效數(shù)字）；
（2）根據(jù)題中提供的條件，可求出重錘實(shí)際下落的加速度a=

9.5

 m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）即使在實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的△E_P 也一定略大于△E_K，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因?yàn)?!--BA-->

重錘和紙帶受到阻力作用，機(jī)械能有損失．

（II）現(xiàn)用伏安法研究某電子器件R_x的伏安特性曲線如圖2，要求特性曲線盡可能完整（直接測(cè)量的變化范圍盡可能大一些）．現(xiàn)備有下列器材供選用：
A．量程是0～0.6A，內(nèi)阻是0.5Ω的電流表
B．量程是0～3A，內(nèi)阻是0.1Ω的電流表
C．量程是0～3V，內(nèi)阻是6kΩ的電壓表
D．量程是0～15V，內(nèi)阻是30kΩ的電壓表
E．阻值為0～1kΩ的滑動(dòng)變阻器
F．阻值為0～10Ω的滑動(dòng)變阻器
G．蓄電池（12V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）為使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用

B

，電壓表應(yīng)選用

D

，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

F

（只填字母代號(hào)）
（2）如圖所示是R_x的伏安特性曲線．在方框中（圖3）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）若R_x與標(biāo)有“6V，9W”的燈泡串聯(lián)后，接入直流電源兩端，燈泡恰能正常發(fā)光．則此時(shí)該電子器件兩端的電壓是

2.0

V．

Answer 1

分析：（I）（1）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可以求出B點(diǎn)速度的大�。�
（2）根據(jù)△h=h_BC-h_AB=at²可以求出加速度的大�。�
（3）實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差，原因是重錘和紙帶都受到阻力的作用，因此機(jī)械能有損失．
（II）（1）因要求電壓從零開(kāi)始變化，變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表要求在保證安全的前提下偏轉(zhuǎn)角度大些，在滿刻度的三分之二左右偏轉(zhuǎn)；
（2）由實(shí)驗(yàn)要求可知本實(shí)驗(yàn)中電流表及電壓表的示數(shù)應(yīng)從零開(kāi)始變化，根據(jù)分壓及限流的接法可得出實(shí)驗(yàn)的電路圖；
（3）燈泡正常發(fā)光，由此求出電路中的電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律求出路端電壓，利用串聯(lián)電路特點(diǎn)，進(jìn)一步求出電子器件的電壓．

解答：解：（I）
（1）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度，因此有：
vB=

(6.91-3.07)×10-2m

2×0.02s

=0.96m/s
（2）根據(jù)△h=h_BC-h_AB=at²可以求出加速度的大小為：
a=

△h

T2

=

(6.91-4.80)×10-2m-(4.80-3.07)×10-2m

(0.02s)2

=9.5m/s²．
（3）重錘帶著紙帶下落過(guò)程中不可避免的受到阻力作用，因此重力勢(shì)能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化動(dòng)能，機(jī)械能有損失，故實(shí)驗(yàn)測(cè)得的△E_P 也一定略大于△E_K．
（II）
（1）根據(jù)圖（2）可知，該電子器件的電流超過(guò)接近3A，最大電壓超過(guò)12V，因此電流表選項(xiàng)B，電壓表選擇D，因要求電壓從零開(kāi)始變化，變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值的F．
（2）由題意要求可知，電壓從零開(kāi)始變化，并要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法；
燈泡的電阻約為R=

U2

P

=

62

2.5

Ω=14.4Ω，燈泡的電阻值比較小，屬于小電阻，所以用電流表外接法，電路圖如圖所示：

（3）若R_x與標(biāo)有“6V，9W”的燈泡串聯(lián)后，接入直流電源兩端，燈泡恰能正常發(fā)光，則電流的大�。�
I=

P

U

=

9

6

A=1.5A．從U-I圖線可知，此時(shí)電子器件兩端的電壓為2.0V．根據(jù)閉合電路歐姆定律知，電源的內(nèi)電壓U_內(nèi)=12-2-6V=4V，
根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)可知電阻元件的電壓為：
U=（15-4-9）V=2V
故答案為：（I）、（1）0.96，（2）9.5，（3）重錘和紙帶受到阻力作用，機(jī)械能有損失．
（II）、（1）B，D，F(xiàn) 
（2）

（3）2.0．

點(diǎn)評(píng)：（I）解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及在紙帶處理中，掌握瞬時(shí)速度的求解方法．
（II）本題考查實(shí)驗(yàn)中的儀表選擇及接法的選擇；應(yīng)注意滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)明確內(nèi)外接法的不同及判斷．