Question

實驗題．
Ⅰ．（1）在一次課外活動中，某同學用如圖（a）所示的裝置測量放在水平光滑桌面上鐵塊A與金屬板B之間的動摩擦因數，已知鐵塊A的質量m_A=1kg，金屬板B的質量m_B=0.5kg，用水平力F向左拉金屬板B，使其向左運動，彈簧稱示數的放大情況如圖所示，則A、B間的摩擦力F_μ=

 

N，A、B間的動摩擦因數μ=

 

 （g取10m/s²）
（2）該同學還設計性地將紙帶連接在金屬板B的后面，通過打點計時器連續打下一些計時點，取時間間隔為0.1s 的幾點，測量后結果如圖（b）所示，則金屬板被拉動的加速度
a=

 

m/s²，由此可知水平力F=

 

N．
Ⅱ．（9分）為了測量某一電流表A的內阻r₁，給定的器材有：

器  材	規  格
待測電流表A	量程300μA，內阻r1，約為100Ω
電壓表V	量程3V，內阻r2=1kΩ
定值電阻R1	阻值為10Ω
滑動變阻器R2	阻值0-20Ω，允許通過的最大電流0.5A
電源E	電動勢4V，內阻不計
電鍵一只、導線若干

要求測量時兩塊電表的指針的偏轉均超過其量程的一半．
①畫出測量電路原理圖；
②電路接通后，測得電壓表的讀數為U，電流表的讀數為I，用已知和測得的物理量表示電流表的內阻r₁=

 

．

Answer 1

分析：I（1）拉動B過程中，A處于平衡狀態，其所受滑動摩擦力大小等于彈簧秤示數，據此可正確解答．
（2）根據△x=aT²求出金屬板的加速度，然后根據牛頓第二定律，即可求出水平拉力大小．
Ⅱ．①要測電流表內阻，需要測出電流表兩端電壓與通過電流表的電流；根據所給實驗數據，應用歐姆定律進行計算，然后按照題目要求設計實驗電路，作出電路圖．
②根據串并聯電路特點，應用歐姆定律求出電流表阻值．

解答：解：I（1）A處于平衡狀態，所受摩擦力等于彈簧秤示數，F_f=F=2.50N．
根據F_f=m_Agμ，解得：μ=0.25．
（2）由題意可知，金屬板做勻加速直線運動，△x=aT²，其中△x=2cm=0.02m，T=0.1s，所以解得：a=2.00m/s²．
根據牛頓第二定律得：F-F_f=m_Ba，帶入數據解得F=3.5N．
故答案為：（1）2.50，0.25．（2）2.00，3.50．
Ⅱ．①如果把滑動變阻器、定值電阻、電流表串連接入電路，電路最小電流：
I=

E

R1+R2+r1

=

4

10+20+100

≈0.03A=30000μA，大于電流表量程，
因此不能采用串聯的方法，可以把電流表與定值電阻并聯，然后與電壓表串聯，
為了進行多次測量，滑動變阻器可以采用分壓接法，實驗電路圖如圖所示；

②通過電壓表的電流I_V=

U

r2

，通過定值電阻R₁的電流I₁=I_V-I=

U

r2

-I．
電阻R₁兩端電壓U₁=（

U

r2

-I）R₁，電流表與電阻R₁并聯，它們兩端電壓相等，
電流表內阻r₁=

U1

I

=

UR1

Ir2

-R₁=（

U

Ir2

-1）R₁．
故答案為：①如圖所示．②（

U

Ir2

-1）R₁．

點評：本題第一問借助實驗考查了基本規律的應用，平時訓練中一定要加強應用基本規律解決實際問題的能了，強調知識的活學活用；
本題第二問考查了實驗電路設計、求電阻等問題，實驗設計難度較大，對學生的實驗能力要求較高，是本題的難點．