(1)用图甲所示的装置利用打点计时器进行探究动能定理的实验,实验时测得小车的质量为m,木板的倾角为θ.实验过程中,选出一条比较清晰的纸带,用直尺测得各点与A点间的距离如

◎ 题目

(1)用图甲所示的装置利用打点计时器进行探究动能定理的实验,实验时测得小车的质量为m,木板的倾角为θ.实验过程中,选出一条比较清晰的纸带,用直尺测得各点与A点间的距离如图乙所示:AB=d1;AC=d2;AD=d3;AE=d4.已知打点计时器打点的周期为T,重力加速度为g,小车与斜面间摩擦可忽略不计.那么打D点时小车的瞬时速度为______;取纸带上的BD段进行研究,合外力做的功为______;小车动能的改变量为______;

(2)测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω).器材:量程为3V的理想电压表V,量程为0.5A的电流表A(具有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑动变阻器R′,开关K,导线若干.
①在图丙中画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出.
②实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2,则可以求
出E=______,r=______.(I1,I2,U1,U2及R表示)

◎ 答案

(1)匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度,因此有:vD=
d4-d2
2T
;vB=
d2
2T

由于小车与斜面间摩擦可忽略不计,只有重力对小车做功,所以BD段合外力做的功为 W=mg(d3-d1)sinθ;
则小车动能的改变量为△Ek=
1
2
m
v2B
-
1
2
m
v2D
=
md4(d4-2d2)
8T2

(2)根据闭合电路欧姆定律E=U+I(r+R),可知只要能测出两组路端电压和电流即可.由E=U+I(r+R),得:
E=U1+I1(r+R)
E=U2+I2(r+R)
解得:E=
I2U1-I1U2
I2-I1
,r=
U1-U2
I2-I1
-R
故答案为:
(1)
d4-d2
2T
,mg(d3-d1)sinθ,
md4(d4-2d2)
8T2

(2)
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