Question

（1）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，利用重錘拖著紙帶自由下落通過打點計時器并打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
①在實驗過程中，下列的說法正確的是：

 

．
A．必須使用的測量儀器有：打點計時器、天平和刻度尺
B．紙帶與打點計時器的兩個限位孔要在同一豎直線上
C．實驗中其他條件不變時，選用重錘質(zhì)量的大小不影響實驗的誤差
D．選紙帶上任意兩點的數(shù)據(jù)都可以驗證機械能守恒定律
②按圖a所示安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖b所示．圖中O點為為打點起始點（速度為零）．選取紙帶上打出的連續(xù)點A、B、C、…，測出其中E、F、G點距打點起始點O的距離分別為h₁、h₂、h₃，已知重錘質(zhì)量為m，當?shù)刂亓�加速度為g，打點計時器打點周期為T．為驗證此實驗過程中機械能是否守恒，需要計算出從打下O點到打下F點的過程中，重錘重力勢能的減少量△E_p=

 

，動能的增加量△E_k=

 

（ 用題中所給字母表示 ）．
（2）用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，所用電流表和電壓表的內(nèi)電阻分別約為0.1Ω和1kΩ，如圖所示為所需的器材．
①在方框內(nèi)畫出實驗電路圖
②把器材連成實驗電路，注意兩個電表要選用適當量程，并要求變阻器的滑動片在左端時其電阻值最大．
③一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出U-I圖線．
④根據(jù)圖線求出電池的電動勢E=

 

V，內(nèi)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這位同學(xué)對以上實驗進行了誤差分析．其中正確的是

 

．
A、實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，主要是由于電壓表的分流作用
B、實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，主要是由于電流表的分壓作用
C、實驗測出的電動勢小于真實值
D、實驗測出的內(nèi)阻大于真實值．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)實驗?zāi)康囊约皺C械能守恒定律的表達式，可明確該實驗需要測量的物理量；
②寫出機械能守恒的表達式，可正確解答本題．
（2）①根據(jù)實驗的原理可得出實驗電路圖；
②根據(jù)原理圖將實物圖連接，注意導(dǎo)線不能交叉，滑動變阻器應(yīng)接右下方接線柱；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以在坐標軸中采用描點法作圖得出圖象；
④由閉合電路歐姆定律可得出路端電壓與電流的關(guān)系，則由數(shù)形關(guān)系可得出電動勢和內(nèi)阻；
⑤由電流表及電壓表的內(nèi)阻對電路的影響可得出系統(tǒng)誤差，根據(jù)圖象法可得出誤差分析．

解答：解：（1）①：①A、根據(jù)機械能守恒的表達式，可知不需要測量質(zhì)量，故A錯誤；
B、為了減小誤差，紙帶與打點計時器的兩個限位孔要在同一豎直線上，故B正確；
C、由于阻力實際不能忽略，故若重物質(zhì)量過小，阻力的影響較大，結(jié)果誤差較大，故C錯誤；
D、為了減小誤差，應(yīng)取距離較大的兩個點進行測量計算，故D錯誤．
故選B．
②重力勢能減小量等于mgh，而OF兩點的距離為h₂，故減小的重力勢能等于mgh₂；
F點的速度等于EG段的平均速度，故v=

h3-h1

2T

，則F點的動能等于：

1

2

mv²=

m(h3-h1)2

8 T 2

；
（2）①測電動勢和內(nèi)電阻只需得出電源的路端電壓及流過電源的電流即可，故采用限流接法，注意由于電源內(nèi)阻較小，故電路采用電壓表內(nèi)接法，答案如圖甲；
②按選定的原理圖，將實物圖連接，注意先連接串聯(lián)部分，再把電壓表并入；因題意中給出的是干電池的電動勢和內(nèi)阻，故電壓表量程應(yīng)選3V；而由表中數(shù)據(jù)可知，電路中電流最大為0.57A，故電源表應(yīng)選擇0.6A量程；故答案如圖乙；
③利用表中數(shù)據(jù)進行描點，由圖可知有點誤差較大，應(yīng)舍去，答案如圖所示；
④由閉合電路歐姆定律可知，U=E-Ir可知，圖象與縱坐標的交點為電源的電動勢，故電動勢約為1.45V（1.43-1.47均正確）；圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻，由圖可知，當電壓為1.0V時，電路中電流為0.65A，故r=

1.45-1.0

0.65

Ω=0.69Ω（0.60-0.80均按正確）
⑤本實驗的誤差是由于電路的選擇而造成的，誤差來自于電壓表的分流，故誤差無法通過多次測量取平均值而減小，故A正確，B錯誤；
在本實驗中由于電壓表的分流使電流表示數(shù)小于真實值，故測量圖象應(yīng)向下平滑，故測得的電動勢偏小，同時由于斜率也偏小，故內(nèi)阻也小于真實值；故選AC．
故答案為：（1）①B；②

m(h3-h1)2

8 T 2

；
（2）①②③如上圖；④1.45V（1.43-1.47均正確）；0.69Ω（0.60-0.80均按正確）；⑤AC．

點評：本題考查電學(xué)實驗和力學(xué)實驗，在解決實驗問題時要注意實驗的原理有實驗中的注意事項，特別是測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗中要注意數(shù)據(jù)的處理及圖象的應(yīng)用．