Question

（1）验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示．
①安装打点计时器时，应使打点计时器的平面处在______平面内，且两个纸带限位孔的连线处在______方向上．

②图乙为实验所得的一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰、连续的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为h₁，h₂，h₃．已知打点周期为T，当地重力加速度为g．甲、乙两同学分别用表达式v_B=g（4T）、来计算B的速度．那么，其中______同学的计算方法更符合实验的要求．
③本实验中产生系统误差的主要原因是______．

（2）莉莉同学为了测一节干电池的电动势E和内电阻r．
①她先用多用电表估测电动势E．将选择开关旋至直流2.5V档，红、黑表笔与干电池的正、负极相接，此时指针所指位置如图丙所示，则此时多用表的读数为______V．
②莉莉再用伏安法更精确地测量该干电池的电动势和内电阻，实验电路如图丁所示．请你用实线代替导线在图戊中连接好实物，要求变阻器的滑动头向右滑动时，其电阻值变大．
③由实验测得的7组数据已在图己的U-I图上标出，请你完成图线．由图象可得E=______V（保留三位有效数字），r=______Ω（保留两位有效数字）．若取图己中的第2、3两组数据来计算E和r，则比用上述图象法测得电动势______，内电阻______（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）验证机械能守恒定律时，应使打点计时器在竖直平面内，使纸带与打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上；根据做匀变速直线运动的物体在某段时间内平均速度等于该段时间内的平均速度，据此求出B点的速度；由于重锤在下落过程中要克服阻力做功，机械能有损失，造成机械能不守恒．
（2）根据电流表量程由图示多用电表确定电流表分度值，然后读出电流表示数；根据实验电路图连接实物电路图，根据实验要求确定滑片的接法；把坐标系中各点连接起来得到U-I图象；U-I图象与纵轴的交点是电源电动势，图象的斜率等于电源内阻；根据过2、3两点的直线与纵轴交点大小、直线斜率判断用2、3两组数据求出的电动势与内阻与油图象求出的电动势与内阻的关系．
解答：解：（1）①安装打点计时器时，应使打点计时器的平面处在竖直平面内，且两个纸带限位孔的连线处在竖直方向上．
②重锤下落时做匀加速直线运动，物体在B点的速度v_B==，故乙同学的计算方法符合实验要求．
③重锤在下落过程中由于纸带与限位孔间存在阻力、重锤受到空气阻力作用，重锤下落过程中要克服阻力做功，
机械能有损失，使实验存在误差，则本实验中产生系统误差的主要原因是：重锤下落过程中受到阻力作用．
（2）①选择开关旋至直流2.5V档，由图示多用电表可知，多用电表分度值是0.5V，多用电表示数是1.45V；
②变阻器的滑动头向右滑动时，其电阻值变大，滑动变阻器应接左下接线柱，
根据实验电路图连接实物电路图，如图1所示；
③用直线把坐标系中各点连接起来，得到U-I图象，如图2所示；由图象可知，
图象与纵轴交点是1.5V，则电源电动势E=1.5V，电源内阻r==≈1.2Ω；
过2、3两点作直线如图2所示，由图可知，由2、3两组数据求出的电动势与电源内阻均小于由图象求出的电动势与内阻．

故答案为：（1）①竖直；竖直；②乙；③重锤下落过程中受到阻力作用；
（2）①1.45②实物电路图如图1所示；③图象如图2所示；1.5；1.2；偏小；偏小．
点评：（1）由于重锤在下落过程中要克服阻力做功，使系统的机械能减小，造成系统误差；
（2）电源的U-I图象斜率等于电源内阻；由图象求电源内阻时，一定要注意图象纵坐标轴的起点是否是零，这是容易忽略的地方．