Question

（2008?湖南模擬）（1）用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的
紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定待律．

①下面列舉出了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟．

BCD

．
②利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值．如圖2所示，根據打出的紙帶，選取帶上打出的邊續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距離起始點O的距離為s₀，A、C兩點間的距離為s₁，C、E兩點間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據這些條件計算重錘下落的加速度a表達式為：a=

s2-s1

4

f²

．
（2）待測電阻R_x的阻值約為80Ω～100Ω，現要準確測定其電阻值，給出的器材有：
A．電源E（電動勢18V，內電阻未知）
B．定值電阻R₁=1000Ω
C．定值電阻R₂=100Ω
D．滑動變阻器R₃，總值20Ω
E．滑動變阻器R₄，總阻值200Ω
F．電流表A，量程0～0.1A，內電阻未知
G．單刀雙擲電鍵一個，導線若干根
①試設計一個能準確測量R_x阻值的電路，所選擇的器材為：

ACEFG

．
②在圖3方框中畫出實驗電路圖．
③寫出用測量的物理量表示R_x的表達式：

Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．

Answer 1

分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項．
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的加速度．
滑動變阻器采用限流接法，為了調節(jié)方便，故選取R₄；定值電阻選取與被測電阻差不多阻值的R₂．

解答：解：（1）①步驟B是錯誤的，應該接到電源的交流輸出端；
步驟C不必要，因為根據測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質量m，可以約去；
步驟D是錯誤的，應該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶
②根據勻變速直線運動的推論：△s=aT²，
則a=

s2-s1

T2

 
T為AC之間的時間間隔 T=

2

f

    
得a=

s2-s1

4

f² 
（2）①解：ACEFG
②電路圖如圖：
③
（1）按上面電路圖連接電路．
（2）將開關擲于1，調節(jié)R₄使電流表讀數接近滿偏，讀出電流表示數I₁．
（3）保持R₄電阻不變，將開關擲于2，讀出電流表示數I₂．
（4）根據閉合電路歐姆定律I₁=

E

Rx+R總

，I₂=

E

R2+R總

．
其中R總是包括R₄、電源及電流表內阻在內的總電阻．
聯立兩式可解得：Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．
故答案為：（1）①BCD    ②

s2-s1

4

f² 
（2）①ACEFG   ②電路圖如圖   ③Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．

點評：只有明確了實驗原理以及實驗的數據測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓練中加強練習．