Question

（1）光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其面板結構如圖1甲所示，a、b分別是光電門的激光發射和接收的裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可顯示物體的擋光時間，現用圖乙所示裝置做“利用自由落體運動驗證機械能守恒定律”的實驗，圖1乙中1為小鋼球，2和3是固定在鐵架臺適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，讓小鋼球從兩個光電門正上方某高度處自由落下，光電門2和3各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.0×10^-2s和2.0×10^-2s用游標卡尺測量小鋼球的直徑d，此時卡尺游標部分如圖丙所示．
①讀出小球的直徑d=

5.015

cm．
②小鋼球通過光電門2中心的速度v₁=

1.0

m/s，小鋼球通過光電門3中心的速度v₂=

2.5

m/s．（保留兩位有效數字）
③為子驗證機械能守恒定律，除了計算小鋼球通過光電門的速度外，還需要用工具直接測量的物理量有

C

（選填下列選項）
A．小鋼球的質量  B．重力加速度  C．光電門2中心到3中心的高度  D．小鋼球通過光電門2中心到3中心的時間

（2）現要求用下列提供的器材測量一節干電池的電動勢E．干電池（電動勢約為1.5V，內阻末知）電流表（量程為30mA，內阻約為10Ω）阻值為30Ω和40Ω的定值電阻各一個開關S₁、S₂，導線若干
①根據所給器材，在圖2的兩個電路原理圖中，應選擇圖

甲

．（填“甲”或“乙”）
②在所選擇的電路中原理圖中，R1應選擇阻值為

40

Ω的定值電阻．
③若在用所選擇的電路原理圖測量中，閉合開關S₁、S₂時，電流表的讀數如圖2丙所示，閉合開關S₁、斷開S₂時，電流表的讀數如圖2丁所示，則待測干電池的電動勢E=

1.44

V（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）游標卡尺的讀數等于主尺讀數等于游標讀數，不需估讀；根據較短時間內的平均速度可以表示瞬時速度求出瞬時速度；除用光電門來測速度，求出動能外，還需要知道高度的變化．
（2）根據電動勢與電流表的值可確定，電路中的阻值，從而選擇電路圖；由電流表的讀數可知，

解答：解：（1）①游標卡尺的主尺讀數為50mm，游標讀數為0.05×3=0.15mm，所以d=50mm+3×0.05mm=50.15mm=5.015cm．
 ②因為較短時間內的平均速度可以表示瞬時速度，所以v₁=

d

t1

=

5.015×10-2

5×10-2

m/s=1.0m/s．
v₂=

d

t2

=

5.015×10-2

2×10-2

m/s=2.5m/s．
③驗證機械能守恒定律，除了計算小鋼球通過光電門的速度外，還需要用工具直接測量的物理量是小球下滑的高度差．故選：C
 （2）①根據電源的電動勢與電流表的量程，可知，電路的中的最小電阻為

1.5

30×10-3

Ω=50Ω，所以應選擇甲圖．
②所選擇的電路中原理圖中，R₁應選擇阻值較大，即為40Ω，
③根據閉合電路歐姆定律，列出兩個方程，即：E=I₁（R₁+r+R_A）
                            E=I₂（R₁+R₂+r+R_A）
  代入數據，可解得：E=1.44V         
故本題答案為：（1）5.015cm； 1.0；   2.5；C
（2）①甲　②40　③1.44

點評：解決本題的關鍵掌握游標卡尺的讀數方法，游標卡尺的讀數等于主尺讀數等于游標讀數，不需估讀．以及掌握在較短時間內的平均速度可以表示瞬時速度．
學會如何選擇電路中的電阻，電壓表及電流表，并根據閉合電路歐姆定律來求電源的電動勢．