Question

（1）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，已知重錘的質(zhì)量為m，使用的交流電的頻率為f．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點進行測量并通過計算，就可以驗證機械能守恒定律．
①如圖1所示，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s，點A、C間的距離為s₁，點C、E間的距離為s₂，用以上給出的已知量寫出C點速度的表達式為υ_c=______，打點計時器在打O點到C點的這段時間內(nèi)，重錘的重力勢能的減少量為______，動能的增加量為______．
②某同學上交的實驗報告顯示，重錘增加的動能略大于重錘減小的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是______．（填字母）
A．重錘的質(zhì)量測量錯誤
B．該同學自編了實驗數(shù)據(jù)
C．該同學實驗操作時先釋放紙帶，后接通電源
D．重錘下落時受到的阻力過大

（2）有一根很細的均勻空心金屬管，管長約50cm、電阻約為10Ω，現(xiàn)需測定它的內(nèi)徑d，但因其內(nèi)徑較小，無法用游標卡尺直接測量．已知這種金屬的電阻率為ρ．實驗室中可以提供下列器材：
A．厘米刻度尺；   B．毫米刻度尺；
C．螺旋測微器；   D．電流表（量程300mA，內(nèi)阻約lΩ）；
E．電流表（量程3A，內(nèi)阻約0．lΩ）”；   F．電壓表（量程3V，內(nèi)阻約6kΩ）；
G．滑動變阻器（最大阻值1kΩ，額定電流0.5A）；
H．滑動變阻器（最大阻值5Ω，額定電流2A）；
L．蓄電池（電動勢6V，內(nèi)阻0.05Ω）；J．開關一個及帶夾子的導線若干．
請設計一個實驗方案，要求實驗誤差小，便于調(diào)節(jié)．回答下列問題：
①實驗中應測物理量的名稱及符號是______；
②應選用的實驗器材有______；（填字母）
③在圖2所示的方框中畫出實驗電路圖；
④按照你設計的電路圖將圖2中所示儀器連成實驗電路；
⑤用測得的物理量和已知量寫出計算金屬管內(nèi)徑d的表達式為d=______

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，求出C點的瞬時速度，從而求出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
根據(jù)實驗的原理判斷誤差形成的原因．
（2）本實驗通過歐姆定律結(jié)合電阻定律測量金屬桿的內(nèi)徑，根據(jù)實驗的原理確定需要測量的物理量，通過測量的精確性角度選擇合適的器材，以及滑動變阻器分壓、限流的接法、電流表內(nèi)外接的選擇．根據(jù)實驗的原理求出內(nèi)徑的表達式．
解答：解：（1）①C點的速度等于AE段的平均速度，則．重力勢能的減小量為mg（s+s₁），動能的增加量．
②A、重錘的質(zhì)量測量錯誤不影響驗證機械能守恒定律．故A錯誤．
B、該同學自編了實驗數(shù)據(jù)，可能會導致動能的增加量大于重力勢能的減小量．故B正確．
C、該同學實驗操作時先釋放紙帶，后接通電源，會導致動能的增加量偏大，使得動能的增加量大于重力勢能的減小量．故C正確．
D、下落過程中阻力較大，由于機械能損失，會導致重力勢能的減小量大于動能的增加量．故D錯誤．
故選BC．
（2）①②該實驗需要測量空心金屬管的內(nèi)徑，通過歐姆定律測出電阻的大小，結(jié)合電阻定律測出橫截面積，從而根據(jù)外徑求出內(nèi)徑的大�。仕铚y量的物理量為金屬管的長度L、外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強度I．從測量的精確性角度考慮，應選擇的器材為B、C、D、F、H、I、J．
③由于待測電阻較小，屬于小電阻，所以電流表采用外接法，若選擇滑動變阻器限流式接法，電流表會超出量程，所以滑動變阻器采用分壓式接法．如圖所示．
④根據(jù)電路圖連接實物圖．
⑤根據(jù)歐姆定律得，R=，又R=，則S=，因為S=，解得．
故答案為：（1）①，mg（s+s₁），
②BC
（2）①金屬管的長度L、外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強度I．
②B、C、D、F、H、I、J   
③電路圖
④連線圖


⑤
點評：解決本題的關鍵知道實驗的原理，操作步驟，以及知道實驗誤差形成的原因．掌握滑動變阻器分壓、限流式接法的區(qū)別，以及電流表內(nèi)外接的區(qū)別．