Question

（18分）
（1）某同学通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率。
①由图甲可知电阻丝的直径D=________mm。
②将如下实验操作补充完整：按图乙连接电路，将滑动变阻器R₁的滑片P置于B端；将S₂拨向接点1，闭合S₁，调节R₁，使电流表示数为I₀；将电阻箱R₂的阻值调至最大，S₂拨向接点2，                        ，使电流表示数仍为I₀，记录此时电阻箱的示数为R₂。

③此电阻丝的电阻率的表达式            。(用已知量和所测物理量的字母表示)
（2）某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g。

①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是     ，通过计算得到的是     。（填写代号）
A．重锤的质量
B．重锤下落的高度
C．重锤底部距水平地面的高度
D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中，我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点，F点是第n个点。设相邻点间的时间间隔为T，下列表达式可以用在本实验中计算F点速度v_F的是         。
A． v_F = g（nT ）               B．v_F = 
C．v_F =                D．v_F = 

③若代入图乙中所测的数据，求得在误差范围内等于                  （用已知量和图乙中测出的物理量表示），即可验证重锤下落过程中机械能守恒。即使在操作及测量无误的前提下，所求也一定会略                  （选填“大于”或“小于”）后者的计算值，这是实验存在系统误差的必然结果。
④另一名同学利用图乙所示的纸带，分别测量出各点到起始点的距离h，并分别计算出各点的速度v，绘出v²-h图线，如图丙所示。从v²-h图线求得重锤下落的加速度g′=         m/s²（ 保留3位有效数字 ）。则由上述方法可知，这名同学是通过观察v²-h图线是否过原点，以及判断      与       （用相关物理量的字母符号表示）在实验误差允许的范围内是否相等，来验证机械能是否守恒的。

Answer 1

（1）（共6分）①0.377～0.379（2分）；②(保持R₁不变)调节R₂（2分）；③（2分）；
（2）（共12分）① B（1分）；D（1分）；② C（2分）；③gh_n （2分）；小于（2分）；④ 9.75（9.72~9.78）  （2分）；g（1分）；g′ （1分）。

试题分析：(1) ①由于螺旋测微器的主尺读数是0，旋钮读数为37.8，故电阻丝的直径D=0+37.8×0.01mm=0.378mm。②这是一种等效法测电阻的例子，故该空应该填“(保持R₁不变)调节R₂”。 ③由于被测电阻的阻值等于R₂，电阻丝的长度为L，直径为D，则横截面积为S=π()²，故由公式R=ρ可得电阻丝的电阻率为。
(2)①由于该实验是验证机械能守恒定律的，即mgh=mv²，即v²=gh，所以结合电磁打点计时器的装置可知，需要直接测量的是“重锤下落的高度”，故填B；通过计算得到的是“与下落高度对应的重锤的瞬时速度”； ②由于F点的瞬时速度就等于其相邻点间的平均速度，故C是正确的，虽然选项B计算的也是F点的速度，但它是利用机械能守恒定律来计算出来的，而本实验就是用来验证该定律的，故它不适合于在本实验中计算F点速度，该空填C；③由于v²=gh，故验证了该式，就可验证机械能守恒定律；由于摩擦的存在，使得瞬时速度的测量会偏小一些，故也一定会略小一些；④我们在直线上任意找一点，得出当v²=8(m/s²)²时，高度h=41×10^－2m，故g′==9.76m/s²；如果计算出来的g′与g是相等的，则也可以验证机械能是否守恒。