Question

（2008?湖南模擬）（1）用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的
紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定待律．

①下面列舉出了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；
E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．
指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E．

BCD

．
②利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值．如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取帶上打出的邊續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距離起始點(diǎn)O的距離為s₀，A、C兩點(diǎn)間的距離為s₁，C、E兩點(diǎn)間的距離為s₂，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a表達(dá)式為：a=

s2-s1

4

f²

．
（2）待測(cè)電阻R_x的阻值約為80Ω～100Ω，現(xiàn)要準(zhǔn)確測(cè)定其電阻值，給出的器材有：
A．電源E（電動(dòng)勢(shì)18V，內(nèi)電阻未知）
B．定值電阻R₁=1000Ω
C．定值電阻R₂=100Ω
D．滑動(dòng)變阻器R₃，總值20Ω
E．滑動(dòng)變阻器R₄，總阻值200Ω
F．電流表A，量程0～0.1A，內(nèi)電阻未知
G．單刀雙擲電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干根
①試設(shè)計(jì)一個(gè)能準(zhǔn)確測(cè)量R_x阻值的電路，所選擇的器材為：

ACEFG

．
②在圖3方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
③寫(xiě)出用測(cè)量的物理量表示R_x的表達(dá)式：

Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度．
滑動(dòng)變阻器采用限流接法，為了調(diào)節(jié)方便，故選取R₄；定值電阻選取與被測(cè)電阻差不多阻值的R₂．

解答：解：（1）①步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；
步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去；
步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶
②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：△s=aT²，
則a=

s2-s1

T2

 
T為AC之間的時(shí)間間隔 T=

2

f

    
得a=

s2-s1

4

f² 
（2）①解：ACEFG
②電路圖如圖：
③
（1）按上面電路圖連接電路．
（2）將開(kāi)關(guān)擲于1，調(diào)節(jié)R₄使電流表讀數(shù)接近滿偏，讀出電流表示數(shù)I₁．
（3）保持R₄電阻不變，將開(kāi)關(guān)擲于2，讀出電流表示數(shù)I₂．
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律I₁=

E

Rx+R總

，I₂=

E

R2+R總

．
其中R總是包括R₄、電源及電流表內(nèi)阻在內(nèi)的總電阻．
聯(lián)立兩式可解得：Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．
故答案為：（1）①BCD    ②

s2-s1

4

f² 
（2）①ACEFG   ②電路圖如圖   ③Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．

點(diǎn)評(píng)：只有明確了實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，才能明確各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的具體含義，這點(diǎn)要在平時(shí)訓(xùn)練中加強(qiáng)練習(xí)．