Question

（1）光电计时器由光电门和计时器两部分组成，如图甲所示，此装置能较精确地记录物体通过光电门所用的时间．现要用此装置来验证机械能守恒定律，有一小球从两光电门的正上方静止释放，如图乙所示．（已知当地重力加速度为g）
①实验中除了需要测量小球直径D和小球通过两光电门l、2的时间△t₁和△t₂外，还需测量______（所测物理量用字母表示并用文字说明）．
②本实验需验证的关系式为______2-

D2

△ t 21

=2gH

Answer 1

【答案】分析：（1）根据功能关系可知该实验需要验证的关系式为：，由此可知需要测量的物理量，该实验存在的系统误差主要是物体下落过程中克服空气阻力做功，因此减小误差主要采取的措施是降低阻力对其影响．
（2）本题考查了用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻的方法，若使电压表示数变化大，可以将R等效为电源内阻，将电压表与电阻箱并联；根据闭合电路欧姆定律求出U和的函数关系，根据数学知识可正确求出电动势和内阻大小；本题中，系统误差来自电压表的分流作用，测量的实际是内阻和电压表内阻的并联值，故测量值偏小．
解答：解：（1）光电门测速度的原理是用平均速度代替瞬时速度，因此有：


根据功能关系可知该实验需要验证的关系式为：，因此需要测量的物理量还有下落高度H，由此可知需要验证的关系式为：
．
该实验存在的系统误差主要是物体下落过程中克服空气阻力做功，因此减小误差主要采取的措施是降低阻力对其影响，采取的措施有：a、选择直径较小的球；b、可选择密度较大的球；c、可增大小球释放点的高度．
故答案为：①H，②，③a、选择直径较小的球；b、可选择密度较大的球；c、可增大小球释放点的高度．
（2）①本题考查了用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻的方法，若使电压表示数变化大，可以将R等效为电源内阻，将电压表与电阻箱并联，具体电路图如下；


②根据闭合电路欧姆定律有：，因此有：，所以U-图线为直线，故U-图线如下所示，

斜率大小为（R+r），横轴截距大小为E，由此求出得E=2.0V，k=2.5=R+r，因此r=0.5Ω，在范围内0.5（0.49～0.52）均可．
故答案为：2.0，0.5（0.49～0.52）．
③该实验的误差来自电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为：，因此测量结果小于真实值．
故答案为：小于．
点评：（1）正确解答该实验的前提是明确实验原理，了解具体实验步骤，明确需要测量数据等．
（2）根据闭合电路欧姆定律进行数学变形，将非线性关系的两个量，变成线性关系来研究，采用的是转换法思维，要求能正确分析误差的来源，并能用图象法求出电势和内电阻．