题目内容

（1）如图1所示，在用“自由落体验证机械能守恒定律”的实验中，下面列举了该实验的几个操作步骤，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．按照图示的装置正确安装好实验器材
B．将打点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．先放开手上纸带和重锤下落，再接通电源开关
（2）某次实验中要设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，实验给出了如下备选器材．
A．待测电流表（A1）：量程10mA，内阻r1约40Ω
B．电流表（A2）：量程300μA，内阻r2=1.4kΩ
C．电压表（V）：量程5V，内阻r3=10kΩ
D．定值电阻（R1）：阻值约100Ω，作保护电阻用
E．滑动变阻器（R2）：总阻值约10Ω
F．电池（E）：电动1.5V，内阻很小
G．开关（K）
H．导线若干
实验中甲乙两个实验小组分别设计了甲、乙两个不同的实验设计方案，实验电路图如图2虚线框内所示．
①实验中要求方法简捷，尽可能提高测量精度，并能测得多组数据，请在甲乙实验电路中选出最佳的实验方案
 
（填甲或乙）．
②若选用最佳实验方案所测得的测量数据中的一组来计算r1，则电表内阻的表达式r1=
 
，式中各直接测得量的意义是
 
．
③按①中选择的设计电路在如图3所示实物中正确连线．
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分析：本题（1）的关键是明确打点计时器的工作原理和使用方法，以及需要验证机械能守恒的表达式；（2）题的关键是通过欧姆定律估算出若采用甲图时电流表与定值电阻的最大电阻小于电压表量程的
1
3
，而导致电压表无法读数，此时应考虑电流表的“反常规”接法即两电流表并联使用，然后通过计算它们的电压接近，从而选出乙电路为最佳方案；然后根据欧姆定律解出待测电流表内阻的表达式即可．
解答：解：（1）打点计时器应用交流电源，所以B操作不恰当；由mgh=
1
2
mv
2
 
可知，可以不用测量重锤质量，所以C操作无必要；实验时应先接通电源然后释放纸带，所以D操作不恰当，即没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是BCD．
（2）①若采用甲电路，由欧姆定律可求出电流表
A
 
1
与定值电阻
R
 
1
串联的最大电压为
U
 
 
=
I
 
1
(r
 
1
+R
 
1
)=1.4V，此值不到电压表量程的
1
3
，所以甲图方案不合理；所以应考虑使用两个电流表，由于电流表
A
 
1
的满偏电压为
U
 
1
=
I
 
1
r
 
1
=10
×10
-3
 
×40Ω≈0.4V，电流表
A
 
2
的满偏电压
U
 
2
=
I
 
2
r
 
2
=300
×10
-6
 
×1.4
×10
3
 
Ω=0.42V，二者接近，所以可以考虑将两电流表并联使用，所以最佳方案应是乙．
②对乙电路，由欧姆定律可得
I
 
1
r
 
1
=I
 
2
r
 
2
，解得
r
 
1
=
I
 
2
r
 
2
I
 
1
，其中
I
 
1
为电流表
A
 
1
的读数，
I
 
2
为电流表
A
 
2
的读数．
③实验连线如图所示，
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故答案为：（1）BCD
         （2）①乙；②
I
 
2
r
 
2
I
 
1
，
I
 
1
为电流表
A
 
1
的读数，
I
 
2
为电流表
A
 
2
的读数；③如图
点评：明确各种实验仪器的工作、使用原理，特别是对电学实验，要学会通过估算来选择电表量程及各仪器的连接，注意电流表与电压表的“反常规”接法．
练习册系列答案
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12d
g
（g为重力加速度）．在第一个周期内的某一时刻t0，在A、B 间的中点处由静止释放质点P，一段时间后质点P从金属板的小孔飞出．
（1）t0在什么范围内，可使质点在飞出小孔之前运动的时间达到最短？
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（2008?宣武区一模）（1）如图1所示，螺旋测微器读数为
1.996
1.996
mm．
（2）利用滴水法可以粗略测量当地的重力加速度，其方法如图2所示：调整水龙头滴水的快慢达到一个稳定度之后，再仔细调节盛水盘子的高度，使得第一滴水落到盛水盘面的瞬间，第二滴水恰好从水龙头口开始下落．以某一滴水落到盘子面的瞬间开始计数为1，数到第n滴水落到盘子面的瞬时停止计时，记下所用的时间为t，再测出从水龙头口到盘子面的竖直高度为h，那么由此测可算出当地的重力加速度值为
g=
2h(n-1
)
2
 
t
2
 
g=
2h(n-1
)
2
 
t
2
 
．
（3）如图3所示为某一测量电阻的电路，Rx为待测电阻，R为电阻可读可调的电阻箱，R′为适当的保护电阻，阻值未知，电源E的电动势未知，S为单刀双掷开关，A为电流表，请完成以下要求：
①简述测量Rx的基本步骤：
②按如图3所示的电路，在图4实物图上连线．
（1）如图1所示，在做“互成角度的两个力的合成”的实验中，在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在A点上，另一端连接两根细线，然后通过细线用两个互成角度的弹簧秤来拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一点O，此时需记录下：①
 
，②
 
，③
 
．
然后改用一个弹簧秤把橡皮条拉到O点后再记录下：④
 
，⑤
 
．
如图2所示，是该同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到数据图，请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验数据处理．
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（2）某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻Rx（阻值约为200Ω）的阻值，实验室提供了如下器材：
电池组E（电动势为3V，内阻不计）；电流表A1（量程为0～10mA，内阻约为40Ω～60Ω）；
电流表A2（量程为0～500μA，内阻为1000Ω）；滑动变阻器R1（阻值范围为0～20Ω，额定电流为2A）；
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①上述器材中缺少电压表，需选一只电流表将它改装成电压表．请在图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图，并在图中标明所用器材的代号．
②请在图乙的方框中画出测量Rx阻值的电路图，并在图中标明各器材的代号．精英家教网
③实验中，将电阻箱R2的阻值调为4000Ω，再调节滑动变阻器R1，使两表的示数如下图所示，可读出电流表A1的示数是
 
，电流表A2的示数是
 
，测得Rx的阻值是
 
．
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