Question

【題目】小明所在的實驗小組在實驗室完成以下三個實驗
（1）如圖所示，將一根細線上端固定，下端系上一小鐵球，該裝置便是“單擺”，實驗小組用該“單擺”探究“物體動能的大小與質量和速度的關系”，將鐵球從某一高度由靜止釋放，鐵球擺到豎直位置時，撞擊水平面的木塊，將木塊撞出一段距離．

①本實驗中，鐵球動能的大小是通過觀察來判斷的．
②如圖甲、乙所示，將質量為m1、m2的小球分別移動到與豎直方向成θ1角時放手， m2＞m1 ， 兩個小球運動到B點時速度相同，此時撞擊放在水平面上的同一木塊，木塊被撞后在水平方向移動的距離如圖所示．則單擺的運動速度與鐵球的無關，由甲、乙兩圖可得出結論：物體的運動速度相同時，越大，動能越大．
③如圖丙所示，將質量為m2的鐵球移動到與豎直方向成θ2角時放手，∠θ2＞∠θ1 ， 鐵球運動到B點時撞擊同一木塊，比較兩圖可得出結論：物體的質量相同時，速度越快，動能越大．
（2）實驗小組利用“替代法”測量一粒花生米的密度，實驗過程中如圖所示．

①如圖甲，選擇一粒飽滿的花生米放入裝有適量水的透明燒杯中，花生米下沉至杯底．
②如圖乙，往燒杯中逐漸加鹽并充分攪拌，直至觀察到花生米處于狀態，隨即停止加鹽．
③如圖丙，取出花生米，用調好的天平測出燒杯和鹽水的總質量為g；
④將燒杯中的部分鹽水倒入量筒中，用天平測出燒杯和剩余鹽水的總質量為88g，如圖丁示，用量筒測出鹽水的體積為mL．
⑤通過公式計算出鹽水的密度即可知花生米的密度，本實驗中花生米的密度為g/cm3 ．
（3）在“測定小燈泡電阻”的實驗中（所用燈泡的額定電壓為2.5V）

①小明采用圖甲所示的方案，測量時發現閉合開關后，無論怎樣移動滑片P，燈都不亮，電流表示數始終為0，電壓表示數約為6V，則電路中出現的故障可能是； 排除故障后，調節滑片到一定位置后電壓表的示數為2.0V，要測量小燈泡正常工作時的電阻，應該把滑片向（填“左”或“右”）移動直到電壓表的示數為2.5V，此時電流表示數如圖乙所示，則小燈泡正常工作的電阻為Ω。
②小剛因為電流表損壞，他們設計了如圖丙所示的電路圖（其中電源電壓未知，定值電阻的阻值用R0表示）測量小燈泡正常工作時的電阻，請你幫他們完成實驗：先將開關S2撥到位置2，移動滑片P使電壓表示數U1=；再保持不動，將開關S2撥到位置1，讀出電壓表示數U2 ， 則小燈泡正常工作時的電阻RL的表達式為（請用題目中的符號表示所需的物理量）。

Answer 1

【答案】
（1）木塊移動的距離；質量；質量；乙丙
（2）懸浮；141；50；1.06
（3）燈泡斷路；左；6.25；2.5V；滑片位置；
【解析】（1）①因為動能不同的鐵球撞擊木塊時，木塊移動的距離不同，所以鐵球動能的大小是通過觀察木塊移動的距離來判斷的；
②質量為m1、m2的小球分別移動到與豎直方向成θ1角時放手， m2＞m1 ， 兩個小球運動到B點時速度相同，所以單擺的運動速度與鐵球的質量無關；
∵m2＞m1 ， v1=v2 , 由甲、乙兩圖知 S2＞S1 ∴物體的運動速度相同時，質量越大，動能越大；
③將質量為m2的鐵球移動到與豎直方向成θ2角時放手，∠θ2＞∠θ1 ， v2＞v1,由乙、并兩圖知S3＞S2 ， 所以物體的質量相同時，速度越快，動能越大。
（2）②∵花生米停留在鹽水中，∴花生米處于懸浮狀態；
③∵物體的質量等于天平右盤中砝碼的質量加上游碼的質量，∴m=120g+20g+20g+1g=141g;
④直接讀出量筒中鹽水的體積V=50ml;
⑤ρ鹽水==1.06g/cm3,∵花生米懸浮在鹽水中，根據物體的浮沉條件，花生米的密度和鹽水的密度相同。
（3）①根據燈都不亮，電流表示數始終為0判斷電路時斷路，又因為電壓表示數約為6V，所以是和電壓表并聯的燈泡出現斷路；燈泡的額定電壓為2.5V，
而調節滑片到一定位置后電壓表的示數為2.0V，根據串聯電路電壓的規律要減小滑動變阻器兩端的電壓就要減小其電阻，所以應該把滑片向左移動；
R==6.25Ω;
②∵要測測量小燈泡正常工作時的電阻，∴燈泡兩端的電壓要等于其額定電壓2.5V；此時要保持燈泡兩端的電壓不變，∴要保持滑動變阻器的滑片不動；
∵R0和燈泡串聯，∴U0=U2-U1 ， IL=I0 ,
,RL= 。