Question

（2011?惠州三模）（1）．某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器．实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t₁，通过B的挡光时间为t₂．为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明．
①（单选）选出下列必要的实验测量步骤
A．用天平测出运动小物体的质量m
B．测出A、B两传感器之间的竖直距离h
C．测出小物体释放时离桌面的高度H
D．用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间△t
②若该同学用d和t的比值来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足

(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh

关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的．
（2）为测量某电阻丝R的电阻值，①某同学先用多用电表粗测其电阻．用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”档位的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的“

×1

”档位（选填“×100”或“×1”），然后进行

欧姆调零

，再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图所示，则此段电阻丝的电阻为

12

Ω．

②现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了以下相关器材，电池（4V，内阻1Ω），电流表（0～300mA，内阻2Ω），电压表（0～3V，内阻3kΩ），滑动变阻器（0～10Ω，额定电流1A），为使通过待测电阻的电流能在0～250mA范围内改变，下列给出的测量电路中，最合适的电路是

B

Answer 1

分析：（1）①根据实验目的以及机械能守恒定律的表达式，可明确该实验需要测量的物理量；
②写出机械能守恒的表达式，可正确解答本题．
（2）①根据多用电表欧姆挡读数=指针指示值×倍率确定如何换倍率．
②根据该电阻与两电表内阻的倍数关系选择电流表的接法，根据变阻器最大电阻与该电阻的关系选择分压式或限流式．

解答：解：（1）①A、根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，A错误；
B、实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确；
C、测出AB之间的距离h，不需要测量小物体释放时离桌面的高度H，故C错误；
D、根据机械能守恒定律的表达式，可知不需要测量小物体通过A、B两传感器的时间△t，故D错误．
故选B．
②本实验中利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故有：v₁=

d

t1

，v₂=

d

t2

．
根据机械能守恒有：mgh=

1

2

mv₁²-

1

2

mv₂²，
即(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh
（2）①（1）多用电表指针的偏转角度太大，指示值太小，要使指针指在中央附近，指示值变大，
根据欧姆挡读数=指示值×倍率可知，应换用倍率小的挡位，用×1挡．
换挡后，要重新进行欧姆调零．此段电阻丝的电阻为12Ω．
②由于

RV

R

＞

R

RA

，采用电流外接法，要进一步精确测量其阻值，故选B．
故答案为：（1）①B    ②(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh
   （2）①×1，欧姆调零，12  ②B

点评：验证机械能守恒的实验方法有多种，解答的关键是明确实验原理，同时注重动手实验，体会实验步骤以及数据处理的过程，加深对实验的理解．
对于多用电表欧姆挡测电阻换挡方法要熟记：“大换小，小换大”，即偏转角度大时，换用倍率小的挡位；偏转角度小时，换用倍率大的挡位．