Question

（1）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s²．那么：
①纸带的

 

端（选填“左”或“右”）与重物相连；
②根据图上所得的数据，从O点到B点，重物重力势能减少量△E_P=

 

J，动能增加量△E_K=

 

J；（结果取3位有效数字）
③实验的结论是

 

．
（2）有一阻值 在100～200Ω之间，额定功率为

1

4

W的电阻，现用伏安法较准确测定它的阻值，实验室中备有：
A．量程为50mA，内阻约为20Ω的电流表
B．量程为3A，内阻约为0.01Ω的电流表
C．量程为5V，内阻约为10kΩ的电压表
D．量程为10V，内阻约为20kΩ的电压表
E．值电阻为50Ω，允许通过电流2A的滑动变阻器
F．12V低压直流电源
G．电键、导线
①为保护被测电阻不至烧毁，实验中电阻两端电压应控制在

 

V以下，电压表应选

 

；（填仪器代号）
②为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在

 

A之下，应选的电流表为

 

；（填仪器代号）
③根据题意要求画出实验电路图．

Answer 1

分析：（1）重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，根据这个关系判断那一端连接重物．减少的重力势能△Ep=mgh，增加的动能△E_k=

1

2

mv2，v可由从纸带上计算出来．
（2）由功率的变形公式求出待测电阻额定电压与额定电流，根据额定电压与电流选择电压表与电流表．确定滑动变阻器接法与电流表接法，然后作出实验电路图．

解答：解：（1）重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，故应该是左端连接重物．
减少的重力势能△Ep=mgh=1×9.8×19.2×10^-2=1.88J
v_B=

xAC

2T

=1.9325m/s
所以：增加的动能△E_k=

1

2

mv2=

1

2

×9.8×1.93252=1.84J
结论是：在误差允许的范围内，机械能守恒
（2）∵P=I²R，∴I=

P R

，电阻元件的额定电流为0.035A～0.05A，
即35mA～50mA，所以为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在0.035A以下，则电流表应选A；
∵P=

U2

R

，∴U=

PR

，电阻元件的额定电压约为5V～7.07V，为保护被测电阻不至烧毁，实验中电阻两端电压应控制在5V一下，
则电压表应选C
由于滑动变阻器最大阻值50Ω，小于待测电阻阻值，因此滑动变阻器应采用分压接法，
电流表的内阻与被测电阻较接近，所以电流表外接，电路图如图所示：
故答案为：（1）左；1.88；1.84；在误差允许的范围内，机械能守恒
（2）5；C；0.035；A

点评：（1）验证机械能守恒只要验证mgh=

1

2

mv2，故不用测定质量，但要知道高度差和速度值，由于摩擦影响，动能增加量要小于重力势能减小量；
（2）由电功率的变形公式求出待测电阻额定电压与额定电流，然后根据电压与电流选择电表；确定滑动变阻器与电流表接法是设计实验电路图的关键．