Question

（1）某同学做“验证机械能守恒定律”实验
①该同学开始实验时情形如图1所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：
（i）______；（ii）______．
②该同学经修改错误后，在正确操作下，研究从静止开始下落的物体所受阻力的情况，得到如图2所示的纸带（A、B、C、D、E均为相邻的打点），测出A、C间的距离s₁=14.77cm，点C、E间的距离s₂=16.33cm．g=10m/s²．电源的频率f=50Hz，重锤质量为m=1.0kg，设重锤所受阻力大小不变．在从A下落到E的过程中，阻力大小表达式______．通过C点时的即时速度大小为______m/s．（结果保留三位有效数字）

（2）①某同学将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，选用“×10”的倍率测量某电阻时示数如图3（该同学的操作均正确），为了读数更加精确，请在下列步骤中选择必须合理的步骤并按操作先后顺序填在横线上______．（填序号）
A．用小螺丝刀进行机械调零
B．选用“×100”的倍率挡
C．选用“×l”的倍率挡
D．将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指在最右端的零位置
E．将红、黑表笔分别与待测电阻两极接触，重新测量
②某同学想用下列器材测量一电流表的内电阻r_A，要求测量时两电表指针的偏转均超过其一半．
A．待测电流表A（量程300μA，内阻约为100Ω）
B．电压表V（量程3V，内阻R_V=1kΩ）
C．电源E（电动势约4V，内阻忽略不计）
D．定值电阻R₁=10Ω
E．滑动变阻器R₂（0～20Ω，允许通过的最大电流2.0A）
F．开关S，导线若干
③在方框中画出测量电路原理图．
④电路接通后，正确测得电压表读数为2.8V，电流表读数为280μA，则所测电流表内阻r_A=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①打点计时器使用交流电源，实验前，重物应放在靠近打点计时器处；
②由匀变速运动的特点求出物体的加速度，然后由欧姆定律列方程求出阻力表达式；
做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，根据表中数据求出C点的瞬时速度．
（2）①用欧姆表测电阻时，要选择合适的倍率，使电表指针只在表盘中央附近；根据图示欧姆表指针选择合适的倍率（档），然后进行欧姆调零，再用欧姆表测电阻阻值．
②③要测电流表内阻，需要测出电流表两端电压与通过电流表的电流；根据所给实验数据，应用欧姆定律进行计算，然后按照题目要求设计实验电路，作出电路图．
④根据串并联电路特点，应用欧姆定律求出电流表阻值．
解答：解：（1）①由图1可知，电压使用直流电源，这是错误的，打点计时器应使用交流电源；
接通电源放开纸带前，重物应靠近打点计时器，由图示可知，重物离打点计时器太远．
②物体做匀变速运动，在相邻相等时间t=2T=，内的路程分别是S₁、S₂，设加速度为a，
则S₂-S₁=at²，a===，
物体受到重力mg与摩擦力f作用，由牛顿第二定律得：mg-f=ma，则f=mg-ma=mg-；
C点的即时速度v_C====388.75cm/s≈3.88m/s；
（2）①由图3可知，欧姆表指针指针偏向左侧，示数较大，说明所选择的倍率太小，
为准确测量电阻阻值，应换用大倍率的档位，因此接下来的实验操作是：
B、选用“×100”的倍率挡；D、将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指在最右端的零位置；
E、将红、黑表笔分别与待测电阻两极接触，重新测量；故实验操作是：B、D、E．
②如果把滑动变阻器、定值电阻、电流表串连接入电路，电路最小电流：
I==≈0.03A=30000μA，大于电流表量程，
因此不能采用串联的方法，可以把电流表与定值电阻并联，然后与电压表串联，
为了进行多次测量，滑动变阻器可以采用分压接法．
③根据②的分析，作出实验电路图，如图所示．
④由实验电路图可知，通过电压表的电流I_V===2.8×10^-3A，
I_A=280μA=2.8×10^-4A，通过定值电阻的电流：
I=I_V-I_A=2.8×10^-3A-2.8×10^-4A=2.52×10^-3A，
电阻两端电压U=IR₁=2.52×10^-3A×10Ω=2.52×10^-2V，
电流表电阻r_A===90Ω；
故答案为：（1）①打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远；②mg-；3.88；
（2）①B、D、E；③电路图如图所示；④90Ω．
点评：（1）本题考查了实验注意事项、求阻力、求瞬时速度等问题，难度不大，熟悉实验，知道实验注意事项、掌握匀变速运动的运动规律即可正确解题．
（2）本题考查了欧姆表的使用方法、实验电路设计、求电阻等问题，实验设计难度较大，对学生的实验能力要求较高，是本题的难点．