Question

（1）在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
②改變木板的傾角，以重力的一個(gè)分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力
③用細(xì)線將木板上的小車通過一個(gè)定滑輪與懸吊的砂桶相連
④接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)
⑤測(cè)出s、s₁、s₂（如圖乙所示），查得打點(diǎn)周期為T．

判斷重力的一個(gè)分力是否已與小車及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是

紙帶上點(diǎn)跡間距相等

；
本實(shí)驗(yàn)還需直接測(cè)量的物理量是：

小車的質(zhì)量M、砂桶的質(zhì)量m

．（并用相應(yīng)的符號(hào)表示）
探究結(jié)果的表達(dá)式是

mgs=

M

8T2

(

s

2 2

-

s

2 1

)

．（用相應(yīng)的符號(hào)表示）
（2）、從下面給定的器材中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材（有些器材的阻值是大約值，有些器材的阻值是準(zhǔn)確值）．設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量阻值Rx約為15kΩ的電阻的電路，要求方法簡(jiǎn)捷，要盡可能提高測(cè)量的精度．
電流表A₁，量程1mA，內(nèi)阻r_A1≈50Ω
電流表A₂，量程300μA，內(nèi)阻r_A2≈300Ω
電流表A₃，量程100μA，內(nèi)阻r_A3≈500Ω
電壓表V₁，量程10V，內(nèi)阻r_V1=15kΩ
電壓表V₂，量程3V，內(nèi)阻r_V2=10kΩ
滑動(dòng)變阻器R₁，全阻值50Ω，額定電流為1A
電池組，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻很小但不能忽略開關(guān)及導(dǎo)線若干
①測(cè)量電路中電流表應(yīng)選

A₂

，電壓表應(yīng)選

V₂

（填代號(hào)）
②在圖所示的虛線框中畫出測(cè)量Rx的電路圖．

③在所測(cè)量數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù)計(jì)算R_x，計(jì)算表達(dá)式R_x=

U2

I2- U2 rv2

，表達(dá)式中各符號(hào)表示的意義

U₂表示電壓表V₂的示數(shù)，I₂表示電流A₂的示數(shù)．r_V2表示電壓表V₂的內(nèi)阻

．

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力是用重力的下滑分量來平衡小車受到的摩擦力，故最簡(jiǎn)潔的方法是調(diào)節(jié)木板傾角，使小車恰能勻速下滑；本題“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，則要知道恒力的大小，和小車的動(dòng)能，所以要測(cè)量小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m；要探究的結(jié)論是合外力做的功等于小車動(dòng)能的變化量．
（2）①由題意可知，電源電壓為3V，而待測(cè)電阻約為15kΩ，則可知電路中電流的最大值，本著安全準(zhǔn)確的原則可以選電壓表及電流表；
②根據(jù)電阻阻值與電流表、電壓表內(nèi)阻的大小關(guān)系可以選出合理的接法，則可畫出電路圖；
③由接法可知R_X兩端的電壓及電流，由歐姆定律可求得電阻值．

解答：解：（1）如果已經(jīng)平衡好摩擦力，則此時(shí)小車做勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶上點(diǎn)跡間距應(yīng)該相等．
本題“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，則要知道恒力的大小，和小車的動(dòng)能，所以要測(cè)量小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m
合外力對(duì)小車做的功為W=mgs；
小車從A運(yùn)動(dòng)到B動(dòng)能的變化量△EK=

1

2

M

v

2 B

-

1

2

M

v

2 A

  vB=

s2

2T

；vA=

s1

2T

所以探究結(jié)果的表達(dá)式是：mgs=

1

2

?M(

s2

2T

)2-

1

2

M(

s1

2T

)2=

M

8T2

(

s

2 2

-

s

2 1

)  
（2）①因電源電壓為3V，故電壓表只能選取V₂，而由歐姆定律可知，電路中的電流約為I=

3V

15000Ω

=200mA，故電流表應(yīng)選A₂；
②電路應(yīng)采用分壓接法，且電流表采用外接法，如圖所示：
③由題意可知，電壓值為U₂，而電流為A₂中電流減去電壓表分流電流，則由歐姆定律可知：Rx=

U2

Ix

=

U2

I2- U2 rv2

，U₂表示電壓表V₂的示數(shù)，I₂表示電流A₂的示數(shù)．r_V2表示電壓表V₂的內(nèi)阻；
故答案為：（1）紙帶上點(diǎn)跡間距相等；小車的質(zhì)量M、砂桶的質(zhì)量m；mgs=

M

8T2

(

s

2 2

-

s

2 1

)；
（2）①A₂；V₂
②；
③

U2

I2- U2 rv2

，U₂表示電壓表V₂的示數(shù)，I₂表示電流A₂的示數(shù)．r_V2表示電壓表V₂的內(nèi)阻．

點(diǎn)評(píng)：本題考查《探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系》與《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)的遷移能力、誤差分析能力、文字表述能力及從圖表歸納所需信息能力．考查邏輯推理能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題能力和實(shí)驗(yàn)探究能力．