Question

（1）在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖．其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源頻率為50Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點(diǎn)的距離分別為9.51cm、12.42cm、15.7cm．
①這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是

 

cm，應(yīng)記作

 

cm．
②若落體質(zhì)量為0.1Kg，該同學(xué)用它在OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s²，則該過程落體重力勢能的減少量為

 

J，動(dòng)能的增加量為

 

J．（均保留3位有效數(shù)字）
（2）某待測電阻R_x的阻值大約在130Ω～150Ω之間，實(shí)驗(yàn)室有如下器材：
A．電流表A₁（量程0.6A、內(nèi)阻r₁約為0.2Ω）
B．電流表A₂（量程150mA、內(nèi)阻r₂約為3Ω）
C．電流表A₃（量程30mA、內(nèi)阻r₃為10Ω）
D．電壓表V（量程15V、內(nèi)阻R_V約為20KΩ）
E．定值電阻R₀=30Ω
F．滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為10Ω
G．電源E（電動(dòng)勢5V、內(nèi)阻較�。�
H．開關(guān)S、導(dǎo)線若干
①要盡量準(zhǔn)確測量R_X的阻值，在上述器材中，應(yīng)選用的是

 

．（填器材前序號(hào)的字母）
②測量中要求所用電表的讀數(shù)不得小于量程的一半，請?jiān)谔摼�框中畫出測量電阻R_x的實(shí)驗(yàn)電路．（圖中元件用題干中相應(yīng)的字母標(biāo)注）
③用已知量和測得的量表示R_x=

 

，說明式中各字母表示的物理量：

 

．

Answer 1

分析：（1）刻度尺在讀數(shù)時(shí)需要估讀到最小刻度的下一位，毫米刻度尺最小刻度是1mm，所以需要估讀到下一位．
（2）伏安法測電阻時(shí)要正確選擇“控制電路”即滑動(dòng)變阻器的分壓和限流接法，該題中由于滑動(dòng)變阻器的電阻小于待測電阻阻值，因此選用分壓接法；再有就是安培表的內(nèi)接和外接法，該實(shí)驗(yàn)中由于提供電電壓表量程太大，不符合要求，因此要巧妙的利用定值電阻，只要能測量出流過定值電阻的電流即可測量出與其并聯(lián)的電阻的電壓即可完成實(shí)驗(yàn)；根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖，利用串并聯(lián)知識(shí)，即可求出待測電阻的表達(dá)式．

解答：解：①毫米刻度尺測量長度，要求估讀即讀到最小刻度的下一位．
這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是OC段：15.7，應(yīng)記作15.70cm．
故答案為：15.7，15.70．
②重力勢能減小量△E_p=mgh=9.8×0.1242 J=0.122J
中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小：
vB=

sAC

2T

=1.55m/s
EkB=

1

2

m

v

2 B

=0.120J
故答案為：0.122，0.120．
（2）①根據(jù)所給提電源可以估算回路中的電流大于150mA，因此選擇電流表A₁，由于所提供的電壓表量程太大，導(dǎo)致測量不正確，因此需要用已知內(nèi)阻的電流表和定值電阻進(jìn)行改裝，故選擇電流A₃、定值電阻R₀、另外需要滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)、導(dǎo)線等．
故答案為：ACEFGH． 
②解：（1）該題中由于滑動(dòng)變阻器的電阻小于待測電阻同時(shí)要求多測數(shù)據(jù)，因此選用分壓接法，在測量電阻兩端的電壓和流過的電流時(shí)，可以采用下面兩種方法：
法1：滑動(dòng)變阻器分壓接法．R₀與A₃串聯(lián)后與R_x并聯(lián)，A₁測總電流，具體電路圖如圖一所示；
法2：滑動(dòng)變阻器分壓接法．R_x與A₃串聯(lián)后與R₀并聯(lián)，A₁測總電流，具體電路圖如圖二所示．
r
③若用圖一，則電阻R_x兩端的電壓為U=I₃（R₀+r₃），流過的電流為：I=I₁-I₃
故待測電阻為：Rx=

U

I

=

I3(R0+r3)

I1-I3

若用圖一，則待測電阻R_x和電流表A₃兩端的電壓為U=（I₁-I₃）R₀，流過的電流為：I=I₃
所以有：Rx+r=

U

I

=

(I1-I3)R0

I3

所以Rx=

(I1-I3)R0

I3

-r
故答案為：

I3(R0+r3)

I1-I3

（或

(I1-I3)R0

I3

-r），I₁為A₁的示數(shù)，I₃為A₃的示數(shù)，R₀為定值電阻，r₃為A₃的內(nèi)阻．

點(diǎn)評：對于紙帶問題要熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和推論進(jìn)行解答；對于電學(xué)實(shí)驗(yàn)解決的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，正確選擇控制電路（分壓、限流）和電流表的內(nèi)外接法．