Question

（1）在利用电磁打点计时器（电磁打点计时器所用电源频率为50Hz）“验证机械能守恒定律”的实验中（ 结果均保留两位小数）
某同学用图所示装置进行实验，得到如图所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点O、A间的距离为68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为16.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s²，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为

8.00

J，重力势能的减少量为

8.25

J．
利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=

9.50

m/s²．
在实验中发现，重锤减小的重力势能总大于重锤增大的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为

0.30

N．

（2）从表中选择适当的器材设计一个电路来测量电流表A₁的内阻r₁，要求尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．

器材（代号）	规格
电流表（A1）	量程10mA，待测内电阻r1约2Ω
电流表（A2）	量程50 μA，内阻r2=750Ω
电压表（V）	量程15V，内阻r3=10kΩ
定值电阻（R1）	阻值R1=35Ω
滑动变阻器（R2）	总电阻值约5Ω
电池（E）	电动势1.5V，内阻不计
开关S
导线若干

1某同学设计了如图甲、乙所示电路，那么为了满足题目要求，应选择图

乙

（选填“甲”或“乙”）．2同学A按电路图乙将实物连接成如图丙所示电路，同学B在闭合开关S前检查发现有两处错误或不恰当的地方，请你指出

电流表A₁正负接线柱接反了

_、

滑片P应置于最左端

.3根据正确的电路选择，由测量数据中的一组计算来r₁，则表达式r₁=

I2

I1

r₂-R₁

，式中各符号的意义是

I₁、I₂为A₁、A₂示数，r₂为A₂内阻，R₁为定值电阻

Answer 1

分析：（1）做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度，据此求出C点的速度，然后求出动能的增加量；由重力势能的计算公式可以求出重力势能的减少量；做匀变速直线运动的物体在相邻的相等时间内的位移之差等于定值at²，据此可以求出物体的加速度；由牛顿第二定律可以求出重锤下落过程中受到的阻力．
（2）电源电动势是1.5V，电压表量程是15V，用电压表测电流表两端电压误差太大，应用内阻已知的电流表A₂与待测电流表并联测待测电流表两端电压；连接电路时电表正负接线柱不要接反，滑动变阻器采用分压接法时，闭合开关前，分压电路电压应为零，根据电路图分析答题；

解答：解：（1）①物体做匀速直线运动，C点的速度：
v_C=

AE

4T

=

0.1524+0.1676

4×0.02

m/s=4.00m/s，
C点的动能为E_KC=

1

2

mv²=0.5×1.0×16 J=8.00J；
重力势能的减少量为△E_p=mg=1.0×9.8×（68.97+15.24）×10^-2J=8.25J；
②由△x=at²可得，重锤下落的加速度：
a=

CE-AC

(2T)2

=

(16.76-15.24)×10-2

(2×0.02)2

m/s²=9.50m/s²．
③由牛顿第二定律得：mg-F_f=ma，F_f=mg-ma=0.30 N．
（2）电流表A₁承受最大电压U_m=10×10^-3×2=0.02V，
电压表V的量程U_m=15V，甲电路不可，应选乙电路．
由电路图可知：电流表A₁正负极接反了；滑动变阻器采用分压接法，
滑动触头P应置于滑动变阻器的最左端．
根据电路结构，由欧姆定律可得：
I₂r₂=I₁（r₁+R₁），解得：r₁=

I2

I1

r₂-R₁，
I₁、I₂分别为A₁、A₂示数，r₂为A₂内阻，R₁为定值电阻．
故答案为：（1）8.00；8.25；9.50；0.30；
（2）乙；电流表A₁正负接线柱接反了；滑片P应置于最左端；
（3）

I2

I1

r₂-R₁；I₁、I₂为A₁、A₂示数，r₂为A₂内阻，R₁为定值电阻．

点评：要掌握匀变速运动的运动规律，由匀变速运动的运动规律求出重锤的瞬时速度与加速度．