Question

I．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s²，那么

（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用

v

2 B

=2gSOB，乙同学用vB=

SAC

2T

．其中所选择方法正确的是

 

（填“甲”或“乙”）同学．
（2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为

 

m/s²，从而计算出阻力f=

 

N．
（3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？

 

．（填“能”或“不能”）
II．物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U=

PR

=

2×0.75

V=1.22V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压．根据测量数据已绘出灯泡的U-I图线，如图所示．

A．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）
B．电流表A₁（量程150mA，内阻约2Ω） 
C．电流表A₂（量程500mA，内阻约0.6Ω）
D．滑动变阻器R₁（0～20Ω）
E．滑动变阻器R₂（0～100Ω）
F．电源E（电动势4.0V，内阻不计）
G．开关S和导线若干
H．待测灯泡L（额定功率0.75W，额定电压未知）
（1）在下面所给定的实线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择

 

（填“A₁”或“A₂”）；滑动变阻器选择

 

（填“R₁”或“R₂”）．
（2）从图线上分析该灯泡的额定电压应为

 

V；这一结果大于开始时的计算结果，原因是

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ题的关键是处理纸带问题时应用

v

t 2

=

x

t

求瞬时速度，既可以用mgh=

1

2

m

v

2

来验证机械能守恒，也可以用mgh=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

来验证．
Ⅱ题的关键是根据P=

I

2

R，估算出小灯泡的额定电流，从而选出电流表的量程，根据U-I图象可知滑动变阻器应用分压式接法，根据小灯泡电阻值远小于电压表内阻，可知电流表应用外接法．

解答：解：Ⅰ（1）、由于实验过程中重物和纸带会受到空气和限位孔的阻力作用，导致测得的加速度小于当地的重力加速度，所以求速度时不能用

v

2 B

=2gSOB来求，只能根据

v

t 2

=

x

t

来求瞬时速度值，所以乙正确．
（2）、根据△x=a

t

2

，可求出a=

OC-OA

T 2

，代入数据解得a=9.5m/

s

2

，由mg-f=ma解得阻力f=0.06N．
（3）、根据mgh=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

可知，可以利用A点之后的纸带验证机械能守恒，即能实现．
Ⅱ（1）、由P=

I

2

R可得，I=

P R

=0.61A，所以应选电流表

A

2

；由U-I图象可知电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，应选阻值小的变阻器

R

1

，又由于小灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，电路图如图所示

（2）、根据U-I图象读出U=2.5V，I=300mA时，P=UI=0.75W，所以该灯泡额定电压为U=2.5V（2.4～2.6均可），这一结果大于开始时的计算结果，说明灯泡的电阻随温度的升高而增大（或灯泡的冷态电阻小于正常工作是的电阻）．
故答案为Ⅰ（1）乙，（2）9.5，0.06，（3）能
Ⅱ（1）

A

2

，

R

1

，如图所示 （2）2.5，灯泡的电阻随温度的升高而增大（或灯泡的冷态电阻小于正常工作是的电阻）

点评：明确实验原理，熟记处理纸带问题的思路和方法；熟记电流表内接法与外接法的选择方法，以及滑动变阻器分压式接法的条件即选择原则．