Question

（2008?湖南模拟）（1）用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的
纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定待律．

①下面列举出了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤．

BCD

．
②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图2所示，根据打出的纸带，选取带上打出的边续五个点A、B、C、D、E，测出A点距离起始点O的距离为s₀，A、C两点间的距离为s₁，C、E两点间的距离为s₂，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a表达式为：a=

s2-s1

4

f²

．
（2）待测电阻R_x的阻值约为80Ω～100Ω，现要准确测定其电阻值，给出的器材有：
A．电源E（电动势18V，内电阻未知）
B．定值电阻R₁=1000Ω
C．定值电阻R₂=100Ω
D．滑动变阻器R₃，总值20Ω
E．滑动变阻器R₄，总阻值200Ω
F．电流表A，量程0～0.1A，内电阻未知
G．单刀双掷电键一个，导线若干根
①试设计一个能准确测量R_x阻值的电路，所选择的器材为：

ACEFG

．
②在图3方框中画出实验电路图．
③写出用测量的物理量表示R_x的表达式：

Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．

Answer 1

分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．
滑动变阻器采用限流接法，为了调节方便，故选取R₄；定值电阻选取与被测电阻差不多阻值的R₂．

解答：解：（1）①步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；
步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去；
步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带
②根据匀变速直线运动的推论：△s=aT²，
则a=

s2-s1

T2

 
T为AC之间的时间间隔 T=

2

f

    
得a=

s2-s1

4

f² 
（2）①解：ACEFG
②电路图如图：
③
（1）按上面电路图连接电路．
（2）将开关掷于1，调节R₄使电流表读数接近满偏，读出电流表示数I₁．
（3）保持R₄电阻不变，将开关掷于2，读出电流表示数I₂．
（4）根据闭合电路欧姆定律I₁=

E

Rx+R总

，I₂=

E

R2+R总

．
其中R总是包括R₄、电源及电流表内阻在内的总电阻．
联立两式可解得：Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．
故答案为：（1）①BCD    ②

s2-s1

4

f² 
（2）①ACEFG   ②电路图如图   ③Rx=R2-

E(I1-I2)

I1I2

．

点评：只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习．