Question

Ⅰ．在《驗證機械能守恒定律》實驗中，實驗裝置如圖1所示．

（1）根據打出的紙帶（圖2），選取紙帶上打出的連續五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為x_o，點A、C間的距離為x₁，點C、E間的距離為x₂，交流電的周期為T，當地重力加速度為g，則根據這些條件計算打C點時的速度表達式為：v_c=

x   1 +x   2

4T

（用x₁、x₂和T表示）
（2）根據實驗原理，只要驗證表達式

g（

x

0

+x

1

）=

(x   1 +x   2 ) 2

3 2T 2

（用g、x₀、x₁、x₂和T表示）成立，就驗證了機械能守恒定律．
（3）完成實驗中發現，重錘減少的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，我們可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小則還需要測量的物理量是

重物質量m

（寫出名稱）
Ⅱ．某研究性學習小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件．圖1為該電器元件的伏安特性曲線，有同學對其提出質疑，先需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：

器材（代號）

規格

電流表（A1） 電流表（A2） 電壓表（V1） 電壓表（V2） 滑動變阻器（R1） 滑動變阻器（R2） 直流電源（E） 開關（S） 導線若干

量程0～50mA，內阻約為50Ω 量程0～200mA，內阻約為10Ω 量程0～3V，內阻約為10kΩ 量程0～15V，內阻約為25kΩ 阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A 阻值范圍0～1kΩ，允許最大電流100mA 輸出電壓6V，內阻不計

①為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用

A

2

；
電壓表應選用

V

1

；滑動變阻器應選用

R

1

．（以上均填器材代號）
②為達到上述目的，請在虛線框內（圖2）畫出正確的實驗電路原理圖3．
③實物連線（部分已連接好，完成余下部分）

Answer 1

分析：本題Ⅰ的關鍵是明確若機械能守恒需要驗證的表達式，然后分別求出數值驗證即可，注意紙帶問題速度的求法；題Ⅱ的關鍵是根據I-U圖象讀出最大電流和最大電壓，從而選出電流表和電壓表量程；根據變阻器采用分壓式接法時，應選全電阻小的變阻器即可選出變阻器；根據待測元件電阻遠小于電壓表內阻，可知電流表應用外接法．

解答：解：Ⅰ（1）根據

v

t 2

=

x

t

可得，打C點時的速度表達式為：

v

c

=

x   1 +x   2

4T

，
 （2）根據機械能守恒定律可知，若滿足mg（

x

0

+x

1

）=

1

2

mv

2 c

，代入上式整理為g（

x

0

+x

1

）=

(x   1 +x   2 ) 2

3 2T 2

，即可得證．  
（3）設阻力大小為f，則由能量守恒定律可得：mg（

x

0

+x

1

）=

1

2

mv

2 c

+f

(x

0

+x

1

)，可見要測量阻力f，還需要測量的物理量是重物質量m．
Ⅱ①從I-U圖象可知，最大電流為

I

m

=0.12A=120mA，最大電壓為

U

m

=2.5V，所以電流表應選

A

2

，電壓表

V

1

；
由于電流從零調，所以變阻器應用分壓式，應選全電阻小的變阻器

R

1

．
②從I-U圖象可知，待測電器元件的最大電阻約為

R

m

=

0.5

0.01

=50Ω，由于滿足

R   V

R

＞

R

R   A

，所以電流表應選外接法，由變阻器應用分壓式，電路圖如圖所示：

③實物連線圖如圖所示：

故答案為：Ⅰ（1）

x   1 +x   2

4T

，（2）g（

x

0

+x

1

）=

(x   1 +x   2 ) 2

3 2T 2

，（3）重物質量m；Ⅱ①

A

2

，

V

1

，

R

1

；②如圖；③如圖

點評：在驗證機械能守恒定律實驗中，由于阻力的影響，會得出減少的重力勢能略小于增加的動能；對電學實驗，注意伏安法時電流表內外接法的選擇方法以及滑動變阻器采用分壓式接法的條件和選擇變阻器的原則．