Question

（1）用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．在下面所列举的该实验的几个操作步骤中?你认为没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是

 

（填字母代号）
A．按照图示的装置安装器件
B．将电火花计时器接到学生电源的直流输出端上
C．用天平测量出重锤的质量
D．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关
E．在打出的纸带上，依据打点的先后顺序选取连续的A、B、C、D 四个合适的点，通过测量计算得出B、C 两点的速度为v_B、v_C，并则出B、C 两点间的距离为h
F．在误差允许范围内，看减少的重力势能mgh是否等于增加的动能

1

2

mv_C²-

1

2

mv_B²，从而验证机械能守恒定律．

（2）一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L 的电线，并用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现阻值小于1Ω，为提高测量的精度，他从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线（图2中用R_x表示）的电阻．
A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计
B．电压表V₁：量程为0～3.0V，内阻约为2kΩ；
C．电压表V₂：量程为0～15.0V，内阻约为6KΩ；
D．电流表A₁：量程为0～0.6A，内阻约为1Ω；
E．电流表A₂：量程为0～3.0A，内阻约为0.1Ω；
F．滑动变阻器R₁；最大阻值10Ω，额定电流2.0A
G．滑动变阻器R₂：最大阻值1kΩ，额定电流1.0A
H．定值电阻R₀．：阻值为3Ω
L．开关S一个，导线若干．
①设计合理的电路，在实物图（图2）中用笔画线替代导线连接元件．
②实验时电压表选

 

电流表选

 

滑动变阻器选

 

（只填代号）．
③某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯线材料的电阻率的表达式为ρ=

 

．

Answer 1

分析：（1）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．
（2）①根据电线电阻与电表内阻关系确定电流表接法，为精确测量电阻阻值，滑动变阻器可以采用分压接法，据此作出实验电路图；
②根据电源电压确定电压表量程，根据电路最大电流选择电流表量程，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器；
③由欧姆定律求出电阻，由电阻定律求出电阻率．

解答：解：（1）应将打点计时器直接接220V的交流电的输出端上，故B错误；
因为我们是比较mgh、

1

2

mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要；
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误．
故选：BCD．
（2）①滑动变阻器采用分压限流法均可以，待测电阻小于1Ω，因此电流表应采用外接法，同时由于待测电线电阻较小，为保证电路安全，待测电阻应串联一个保护电阻，电路图如图所示．

②电源电动势为3.0V，电压表应选V₁（量程为0～3.0V，内阻约为2kΩ），通过电线的最大电流约为：
I=

3

1

=3A，为准确测量，电流表应选电流表A₂，滑动变阻器选择较小的R₁．
③根据欧姆定律有：
R+R0=

U

I

导体的横街面积为：s=π

D2

4

根据电阻定律：R=ρ

L

s

，可得：ρ=

π( U I -R0)D2

4L

．
故答案为：①见上图，②V₁  A₂  R₁，③

π( U I -R0)D2

4L

．

点评：（1）解决本题的关键知道实验的原理，知道重锤的质量可以不测，打点计时器使用交流电源，实验时应先接通电源，后释放纸带；
（2）要根据实验目的、实验原理、根据所给实验器材选择实验所需要的器材，然后确定滑动变阻器的接法与电流表的接法，再作出实验电路图．