Question

Ⅰ．在《验证机械能守恒定律》实验中，实验装置如图1所示．

（1）根据打出的纸带（图2），选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为x_o，点A、C间的距离为x₁，点C、E间的距离为x₂，交流电的周期为T，当地重力加速度为g，则根据这些条件计算打C点时的速度表达式为：v_c=

x   1 +x   2

4T

（用x₁、x₂和T表示）
（2）根据实验原理，只要验证表达式

g（

x

0

+x

1

）=

(x   1 +x   2 ) 2

3 2T 2

（用g、x₀、x₁、x₂和T表示）成立，就验证了机械能守恒定律．
（3）完成实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小则还需要测量的物理量是

重物质量m

（写出名称）
Ⅱ．某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件．图1为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

器材（代号）

规格

电流表（A1） 电流表（A2） 电压表（V1） 电压表（V2） 滑动变阻器（R1） 滑动变阻器（R2） 直流电源（E） 开关（S） 导线若干

量程0～50mA，内阻约为50Ω 量程0～200mA，内阻约为10Ω 量程0～3V，内阻约为10kΩ 量程0～15V，内阻约为25kΩ 阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A 阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA 输出电压6V，内阻不计

①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用

A

2

；
电压表应选用

V

1

；滑动变阻器应选用

R

1

．（以上均填器材代号）
②为达到上述目的，请在虚线框内（图2）画出正确的实验电路原理图3．
③实物连线（部分已连接好，完成余下部分）

Answer 1

分析：本题Ⅰ的关键是明确若机械能守恒需要验证的表达式，然后分别求出数值验证即可，注意纸带问题速度的求法；题Ⅱ的关键是根据I-U图象读出最大电流和最大电压，从而选出电流表和电压表量程；根据变阻器采用分压式接法时，应选全电阻小的变阻器即可选出变阻器；根据待测元件电阻远小于电压表内阻，可知电流表应用外接法．

解答：解：Ⅰ（1）根据

v

t 2

=

x

t

可得，打C点时的速度表达式为：

v

c

=

x   1 +x   2

4T

，
 （2）根据机械能守恒定律可知，若满足mg（

x

0

+x

1

）=

1

2

mv

2 c

，代入上式整理为g（

x

0

+x

1

）=

(x   1 +x   2 ) 2

3 2T 2

，即可得证．  
（3）设阻力大小为f，则由能量守恒定律可得：mg（

x

0

+x

1

）=

1

2

mv

2 c

+f

(x

0

+x

1

)，可见要测量阻力f，还需要测量的物理量是重物质量m．
Ⅱ①从I-U图象可知，最大电流为

I

m

=0.12A=120mA，最大电压为

U

m

=2.5V，所以电流表应选

A

2

，电压表

V

1

；
由于电流从零调，所以变阻器应用分压式，应选全电阻小的变阻器

R

1

．
②从I-U图象可知，待测电器元件的最大电阻约为

R

m

=

0.5

0.01

=50Ω，由于满足

R   V

R

＞

R

R   A

，所以电流表应选外接法，由变阻器应用分压式，电路图如图所示：

③实物连线图如图所示：

故答案为：Ⅰ（1）

x   1 +x   2

4T

，（2）g（

x

0

+x

1

）=

(x   1 +x   2 ) 2

3 2T 2

，（3）重物质量m；Ⅱ①

A

2

，

V

1

，

R

1

；②如图；③如图

点评：在验证机械能守恒定律实验中，由于阻力的影响，会得出减少的重力势能略小于增加的动能；对电学实验，注意伏安法时电流表内外接法的选择方法以及滑动变阻器采用分压式接法的条件和选择变阻器的原则．