Question

（1）在“探究恒力做功與動能改變的關系”實驗中，某實驗小組采用如圖甲所示的裝置．實驗步驟如下：
①把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點計時器
②改變木板的傾角，以重力的一個分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力
③用細線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸吊的砂桶相連
④接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點
⑤測出s、s₁、s₂（如圖乙所示），查得打點周期為T．

判斷重力的一個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

紙帶上點跡間距相等

；
本實驗還需直接測量的物理量是：

小車的質量M、砂桶的質量m

．（并用相應的符號表示）
探究結果的表達式是

mgs=

M

8T2

(

s

2 2

-

s

2 1

)

．（用相應的符號表示）
（2）、從下面給定的器材中選出適當?shù)膶嶒炂鞑模ㄓ行┢鞑牡淖柚凳谴蠹s值，有些器材的阻值是準確值）．設計一個測量阻值Rx約為15kΩ的電阻的電路，要求方法簡捷，要盡可能提高測量的精度．
電流表A₁，量程1mA，內阻r_A1≈50Ω
電流表A₂，量程300μA，內阻r_A2≈300Ω
電流表A₃，量程100μA，內阻r_A3≈500Ω
電壓表V₁，量程10V，內阻r_V1=15kΩ
電壓表V₂，量程3V，內阻r_V2=10kΩ
滑動變阻器R₁，全阻值50Ω，額定電流為1A
電池組，電動勢3V，內阻很小但不能忽略開關及導線若干
①測量電路中電流表應選

A₂

，電壓表應選

V₂

（填代號）
②在圖所示的虛線框中畫出測量Rx的電路圖．

③在所測量數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù)計算R_x，計算表達式R_x=

U2

I2- U2 rv2

，表達式中各符號表示的意義

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，故最簡潔的方法是調節(jié)木板傾角，使小車恰能勻速下滑；本題“探究恒力做功與動能改變的關系”，則要知道恒力的大小，和小車的動能，所以要測量小車的質量M、砂及砂桶的質量m；要探究的結論是合外力做的功等于小車動能的變化量．
（2）①由題意可知，電源電壓為3V，而待測電阻約為15kΩ，則可知電路中電流的最大值，本著安全準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、電壓表內阻的大小關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）如果已經平衡好摩擦力，則此時小車做勻速運動，紙帶上點跡間距應該相等．
本題“探究恒力做功與動能改變的關系”，則要知道恒力的大小，和小車的動能，所以要測量小車的質量M、砂及砂桶的質量m
合外力對小車做的功為W=mgs；
小車從A運動到B動能的變化量△EK=

1

2

M

v

2 B

-

1

2

M

v

2 A

  vB=

s2

2T

；vA=

s1

2T

所以探究結果的表達式是：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，故電流表應選A₂；
②電路應采用分壓接法，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的內阻；
故答案為：（1）紙帶上點跡間距相等；小車的質量M、砂桶的質量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的內阻．

點評：本題考查《探究恒力做功與動能改變的關系》與《探究加速度與力、質量的關系》實驗的遷移能力、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、運用數(shù)學知識解決物理問題能力和實驗探究能力．