Question

平行于水平桌面的細線
（1）為了測定木塊A和木板B之間的動摩擦因數，某同學設計了一個實驗，其實驗裝置如圖1所示．該同學在實驗中的主要操作有：
A．用彈簧秤測出木塊A的重力為G=6.00N；
B．用彈簧秤測出木板B的重力為G′=9.25N；
C．按圖的裝置安裝器材，安裝過程中用手按住木塊和木板；
D．松開按住木塊和木板的手，讓其運動，待彈簧秤指針穩定時再讀數．
①該同學的上述操作中多余的步驟是

 

．（填步驟序號）
②在聽取意見后，該同學按正確方法操作；讀數時彈簧秤的指針位置如圖2所示，其示數為

 

N．根據該同學的測量數據，可得到木塊A和木板B之間的動摩擦因數為

 

．
（2）如圖所3示的電路中，定值電阻R′=15Ω，K₂為單刀雙擲開關．閉合S₁，將K₂切換到a端，調節電阻箱，讀出其阻值為R₁，
記錄“數字式理想電壓表”測得的數據為U₁；然后保持電阻箱的阻值不變，將K₁切換到b端，記錄“數字式理想電壓表”測得的數據為U₂．
①根據電路圖用畫線代替導線將實驗儀器連成實驗電路（如圖4）；
②試寫出測待測電阻R_X的表達式

 

；
③若測得R_X=2.5Ω，將K₂切換到a端，多次調節電阻箱，讀出多組電阻箱的阻值R和記錄對應的“數字式理想電壓表”數據U，對測得的數據進行處理，在

1

U

-

1

R

圖上（如圖5）描出了幾個點．試在坐標上做出

1

U

-

1

R

的圖線．可求得電源的電動勢E=

 

v，內阻r=

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）測量動摩擦因數需測量A木塊所受的摩擦力，A對B的正壓力，根據據f=μF_N測出動摩擦因數．
（2）①根據電路圖連接實物圖
②根據歐姆定律結合串并聯電路的特點，求出待測電阻R_X的表達式．
③根據閉合電路歐姆定律有：E=

U

R

(RX+R′+r)+U，解得

1

U

=

1

R

?

RX+R′+r

E

+

1

E

，

1

U

與

1

R

成線性關系，根據圖線的斜率和截距去求電源的電動勢和內阻．

解答：解：（1）①要測量木塊A和木板B之間的動摩擦因數，需測量A所受的摩擦力，根據裝置圖知，通過平衡，A所受的摩擦力等于彈簧秤的拉力，還需測量A對B的壓力，而A對B的壓力等于A的重力，根據f=μF_N測出動摩擦因數．木板B的重力無需測量．故選B．
②彈簧秤的讀數為2.10N，則滑動摩擦力的大小f=2.10N，因為正壓力等于A的重力，等于6.00N，則動摩擦因數μ=

f

FN

=

2.10

6

=0.35．
（2）①根據電路圖連接實物圖，如圖所示．
②閉合S₁，將K₂切換到a端，電阻箱兩端間的電壓為U₁，通過電阻箱的電流I=

U1

R1

，將K₁切換到b端，則R_X兩端間的電壓U_X=U₂-U₁，根據歐姆定律知RX=

UX

I

=

(U2-U1)R1

U1

．
③根據閉合電路歐姆定律有：E=

U

R

(RX+R′+r)+U，解得

1

U

=

1

R

?

RX+R′+r

E

+

1

E

，

1

U

與

1

R

成線性關系，圖線縱軸截距為電動勢的倒數，所以E=

1

0.5

=2V．斜率等于

RX+R′+r

E

，則

RX+R′+r

E

=

2.5-0.5

0.2

=10，解得r=2.5Ω．
故答案為：（1）①B　 ②2.10  0.35；
（2）①連線如圖
②RX=

(U2-U1)R1

U1

．
③作圖，2，2.5．

點評：本題考查了力學實驗和電學實驗，力學實驗較簡單，對于該電學實驗，關鍵知道實驗的原理，通過閉合電路歐姆定律進行分析．