Question

（1）某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
①某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，小球直徑d=

 

cm．
②圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小球通過A、B的時(shí)間分別為△t_A、△t_B．用刻度尺測(cè)出光電門A、B問的距離h，已知小球的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，在誤差范圍內(nèi)，若公式

 

成立，就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒（用題目中給出的物理量符號(hào)表示）．
（2）用下列器材組成一個(gè)電路，既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，又能描繪出小燈泡的伏安特性曲線．
A．電壓表V₁（量程6V，內(nèi)阻很大）
B．電壓表V₂（量程3V，內(nèi)阻很大）
C．電流表A（量程3A，內(nèi)阻很�。�
D．滑動(dòng)變阻器尺（最大阻值10Ω，額定電流4A）
E．小燈泡（2A，5W）
F．電池組（電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻r）
G．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器，多次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)若電壓表V₁的示數(shù)變大，則電壓表V₂的示數(shù)變�。�
①請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)電路圖在答題紙上圖丙的虛線方框中補(bǔ)充完整．
②每一次操作后，同時(shí)記錄電流表A、電壓表V₁和電壓表V₂的示數(shù)，組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)（I₁，U₁）、（I₁，U₂），標(biāo)到I-U坐標(biāo)中，經(jīng)過多次測(cè)量，最后描繪出兩條圖線，如圖丁所示．則電池組的電動(dòng)勢(shì)E=

 

V，內(nèi)阻r=

 

（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
③I-U坐標(biāo)中畫出的兩條圖線在P點(diǎn)（2.0A，2.5V）相交，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．知道光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理．根據(jù)重力勢(shì)能和動(dòng)能的定義求出對(duì)應(yīng)的物理量．
（2）測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表測(cè)路端電壓，隨滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的增大，電壓表示數(shù)增大；燈泡兩端電壓隨滑動(dòng)變阻器阻值增大而減小；根據(jù)電壓表示數(shù)變化確定各電路元件的連接方式，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
電源的U-I圖象與縱軸的交點(diǎn)示數(shù)是電源的電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻．
由圖象求出兩圖線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流，然后根據(jù)閉合電路中內(nèi)外電壓的關(guān)系及歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．

解答：解：（1）①游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×4mm=0.20mm，所以最終讀數(shù)為10.20mm=1.020cm．
②利用平均速度代替瞬時(shí)速度算得小球經(jīng)過光電門時(shí)的速度得：
小球經(jīng)過光電門時(shí)的速度為v=

d

△t

小球動(dòng)能變化量為△E_k=

1

2

m(

d

△tA

)2-

1

2

m(

d

△tB

)2
小球的重力勢(shì)能減小量為mgh
所以若公式mgh=

1

2

m(

d

△tA

)2-

1

2

m(

d

△tB

)2成立，就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒．
（2）①伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，電壓表測(cè)路端電壓，電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，電流表測(cè)流過燈泡的電流，燈泡兩端電壓隨滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的增大而減小；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表V₁的示數(shù)增大，則電壓表V₂的示數(shù)減小，則測(cè)路端電壓，V₂測(cè)燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示．

②電源的U-I圖象是一條傾斜的直線，由圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5V，電源內(nèi)阻
r=

△U

△I

=1.0Ω．
（3）由圖丁所示圖象可知，兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo)，即燈泡電壓UL=2.5V，此時(shí)電路電流I=2.0A，
電源電動(dòng)勢(shì)E=Ir+U_L+IR_滑，即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R_滑，則R_滑=0.0Ω．
故答案為：（1）①1.020   ②mgh=

1

2

m(

d

△tA

)2-

1

2

m(

d

△tB

)2
（2）①如圖
②4.5，1.0
③0

點(diǎn)評(píng)：掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．光電門測(cè)量瞬時(shí)速度是實(shí)驗(yàn)中常用的方法．由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．