Question

（1）在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图1所示，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm．求：
①打点计时器打下记数点B时，物体的速度V_B=______ m/s（保留三位有效数字）；
②该同学操作符合规范，考虑到各种误差因素并尽可能减小了误差．根据题中提供的条件，可求出当地重力加速度g=______ m/s²．（保留三位有效数字）
（2）为了测量一电动势约为2V，内阻约0.1Ω蓄电池的电动势和内阻．实验室提供了下列器材：
A．电压表（0～15V，内阻约为30kΩ）；       B．电流表A₁（0～0.6A，内阻r₁约为2Ω）；
C．电流表A₂（0～20mA，内阻r₂=10Ω）；      D．滑动变阻器R₁（0～10Ω，2A）；
E．滑动变阻器R₂（0～100Ω，0.5A）；        F．阻值为1Ω的标准定值电阻R；
G．定值电阻R=90Ω；                        H．开关1只，足量导线．
①为了使电动势和内阻的测量尽可能准确，实验时滑动变阻器及可能用到的电阻应选______（填写器材的字母代号）
②在虚线框中画出实验原理电路图．（在图上标出所用器材的字母符号）；
③根据实验中测得数据作出的I₂-I₁图象如图2所示，由此可得：电源电动势为E=______V，电源的内阻为r=______Ω．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小．利用匀变速直线运动的推论△x=at²求出重力加速度g．
（2）将电流表A₂串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表，采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的减小．根据闭合回路欧姆定律列出等式求解电动势和内阻．
解答：解：（1）①中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小：
v_B==0.98m/s
②利用匀变速直线运动的推论△x=at²得
a==9.8m/s² ．
（2）①上述器材中电压表量程较大，不利于读数，但给出了两个电流表，将电流表A₂串联一个电阻R，可以改装成较大量程的电压表．
采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的减小．滑动变阻器应选R₁．
标准定值电阻R作为保护电阻应用到电路中．
②实验原理电路图为：

③根据实验中测得数据作出的I₂-I₁图象如图2所示，
当I₁=0时，I₂=20mA，
由此可得：电源电动势为E=2.00V，
从I₂-I₁图象中可以找出图象的斜率k=0.012
所以电源的内阻为r=100k-R=0.20Ω
故答案为：（1）0.98m/s    9.8m/s²
（2）①R₁、R、R       ②电路图
③2.00，0.20
点评：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果．本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形，注意由于没有电压表，本实验中采用改装的方式将表头改装为电压表，再根据原实验的研究方法进行分析研究，注意数据处理的方法．