Question

（2011?惠州三模）（1）．某同學利用光電門傳感器設計了一個研究小物體自由下落時機械能是否守恒的實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．實驗時測得小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時間為t₁，通過B的擋光時間為t₂．為了證明小物體通過A、B時的機械能相等，還需要進行一些實驗測量和列式證明．
①（單選）選出下列必要的實驗測量步驟
A．用天平測出運動小物體的質(zhì)量m
B．測出A、B兩傳感器之間的豎直距離h
C．測出小物體釋放時離桌面的高度H
D．用秒表測出運動小物體通過A、B兩傳感器的時間△t
②若該同學用d和t的比值來反映小物體經(jīng)過A、B光電門時的速度，并設想如果能滿足

(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh

關(guān)系式，即能證明在自由落體過程中小物體的機械能是守恒的．
（2）為測量某電阻絲R的電阻值，①某同學先用多用電表粗測其電阻．用已經(jīng)調(diào)零且選擇開關(guān)指向歐姆擋“×10”檔位的多用電表測量，發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角度太大，這時他應將選擇開關(guān)換成歐姆擋的“

×1

”檔位（選填“×100”或“×1”），然后進行

歐姆調(diào)零

，再次測量電阻絲的阻值，其表盤及指針所指位置如圖所示，則此段電阻絲的電阻為

12

Ω．

②現(xiàn)要進一步精確測量其阻值，實驗室提供了以下相關(guān)器材，電池（4V，內(nèi)阻1Ω），電流表（0～300mA，內(nèi)阻2Ω），電壓表（0～3V，內(nèi)阻3kΩ），滑動變阻器（0～10Ω，額定電流1A），為使通過待測電阻的電流能在0～250mA范圍內(nèi)改變，下列給出的測量電路中，最合適的電路是

B

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)實驗目的以及機械能守恒定律的表達式，可明確該實驗需要測量的物理量；
②寫出機械能守恒的表達式，可正確解答本題．
（2）①根據(jù)多用電表歐姆擋讀數(shù)=指針指示值×倍率確定如何換倍率．
②根據(jù)該電阻與兩電表內(nèi)阻的倍數(shù)關(guān)系選擇電流表的接法，根據(jù)變阻器最大電阻與該電阻的關(guān)系選擇分壓式或限流式．

解答：解：（1）①A、根據(jù)機械能守恒的表達式，可知不需要測量質(zhì)量，A錯誤；
B、實驗中需要測量從A到B過程中重力勢能的減小量，因此需要測量AB之間的距離h，故B正確；
C、測出AB之間的距離h，不需要測量小物體釋放時離桌面的高度H，故C錯誤；
D、根據(jù)機械能守恒定律的表達式，可知不需要測量小物體通過A、B兩傳感器的時間△t，故D錯誤．
故選B．
②本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有：v₁=

d

t1

，v₂=

d

t2

．
根據(jù)機械能守恒有：mgh=

1

2

mv₁²-

1

2

mv₂²，
即(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh
（2）①（1）多用電表指針的偏轉(zhuǎn)角度太大，指示值太小，要使指針指在中央附近，指示值變大，
根據(jù)歐姆擋讀數(shù)=指示值×倍率可知，應換用倍率小的擋位，用×1擋．
換擋后，要重新進行歐姆調(diào)零．此段電阻絲的電阻為12Ω．
②由于

RV

R

＞

R

RA

，采用電流外接法，要進一步精確測量其阻值，故選B．
故答案為：（1）①B    ②(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh
   （2）①×1，歐姆調(diào)零，12  ②B

點評：驗證機械能守恒的實驗方法有多種，解答的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時注重動手實驗，體會實驗步驟以及數(shù)據(jù)處理的過程，加深對實驗的理解．
對于多用電表歐姆擋測電阻換擋方法要熟記：“大換小，小換大”，即偏轉(zhuǎn)角度大時，換用倍率小的擋位；偏轉(zhuǎn)角度小時，換用倍率大的擋位．