Question

（Ⅰ）如图1甲所示，包有白纸的质量为m的圆柱棒用细线竖直悬挂，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0mm，44.0mm，68.0mm，92.0mm，116.0mm，140.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，根据以上内容，回答下列问题：

①图1乙中的

 

端是圆柱体的悬挂端（填“左”或“右”）；
②根据图1乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度v_D=

 

m/s； 圆柱棒竖直下落的加速度为

 

m/s2
（Ⅱ）要测量一只量程已知的电压表的内阻，现有如下器材：
A：待测电压表（量程6V，内阻约3KΩ）；
B：电流表（量程3A，内阻约为0.01Ω）；
C：定值电阻（阻值R=2KΩ，允许通过的最大电流0.5A）；
D：电源（电动势约为4.5V，但不知其准确值，内阻不计）；
E：开关两只，导线若干．现有一同学设计了图2甲、乙、丙所示的测量电路，请你选择一个实验可行的电路，利用这个电路完成测量电压表的内阻，要求测量尽可能准确．
①你所选电路是

 

（填序号）
②根据你所选电路，写出实验步骤和实验中需要测量的物理量

 

．
③用你所测的物理量符号表示出电压表内阻的表达式

 

．

Answer 1

分析：（1）无论实验的形式如何变化，掌握实验装置的原理是解答实验问题的关键，如在本题中，蘸有颜料的毛笔随电动机转一圈就在圆柱棒面上的纸上画出记号，这就像打点计时器每隔一定时间就打一个点．数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样；
（2）电阻较大，用电流表示数太小，通过开关的闭合变化，利用欧姆定律推导电压表的内阻．

解答：解：（1）①圆柱做匀加速直线运动，间距越来越大，故左端是悬挂端；
②根据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，有：
V_D=

(92.0+68.0)×10-3

2T

，铭牌上标有“1200r/min”字样，即每秒转20周，所以T=0.05s，代入求得V_D=1.60m/s；
由△x=aT²知，a=

(92.0-68.0)×10-3

0.052

=9.6m/s
（2）①由于电阻较大，电流较小，用电流表的示数非常小，误差较大，故用乙图；
②A：按乙图连接好实验电路；B：闭合s₁、s₂，记下电压表的读数U₁；C：再断开s₂，记下电压表的读数U₂
③闭合s₁、s₂，电压表的示数为电源电动势U₁，再断开s₂，电压表与电阻串联，

U1-U2

R

=

U2

RV

，所以，Rv=

U2

U1-U2

R

点评：实验装置是根据打点计时器的特点和实验原理进行设计新的实验，设计新颖，考查学生的创新思维，只要必须好课本上该实验的实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，就可以顺利解答该题．