Question

Ⅰ為了測定滑塊和桌面之間的動摩擦因數(shù)，某同學設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置．其中，a是質(zhì)量為m的滑塊（可視為質(zhì)點），b是可以固定于桌面的滑槽（滑槽末端與桌面相切）．第一次實驗時，將滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端與桌面的右端M對齊，讓滑塊a從滑槽上最高點由靜止釋放滑下，落在水平地面上的P點；第二次實驗時（如圖3），將滑槽固定于水平桌面的左端，測出滑槽的末端N與桌面的右端M的距離為L，讓滑塊再次從滑槽上最高點由靜止釋放滑下，落在水平地面上的P'點．已知當?shù)刂亓�加速度為g，不計空氣阻力．
（1）實驗還需要測量的物理量（用文字和字母表示）：

MO的高度h、OP的距離x₁、OP′的距離x₂

．
（2）寫出滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)的表達式是（用測得的物理量的字母表示）：μ=

x12-x22

4hL

．
Ⅱ某實驗室提供的實驗器材如下：
A．一節(jié)干電池E（電動勢1.5V，內(nèi)阻約0.5Ω）
B．一塊電壓表V（量程0～1V，內(nèi)阻約1kΩ）
C．一塊電流表mA（量程0～4mA，內(nèi)阻在40Ω～90Ω之間）
D．一個定值電阻R₀（電阻200Ω，允許的最大電流為0.5A）
E．一個滑動變阻器R（最大電阻10Ω，允許的最大電流為1A）
F．一個單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干
為了擴大其中的電流表mA的量程，需要先測出電流表的內(nèi)阻．為此，某同學根據(jù)提供的器材設(shè)計了一種利用伏安法進行測量的較為合理的電路，并在試驗中正確操作，測出了幾組數(shù)據(jù)，做出了電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I的關(guān)系圖線（如圖3）．
（1）請你根據(jù)提供的器材和該同學的測量數(shù)據(jù)在圖乙的虛線框中（如圖4）畫出該同學設(shè)計的實驗電路圖（需標注各元件的符號）；
（2）該同學測出的mA表的內(nèi)阻

50.0

Ω．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：Ⅰ、通過兩次平拋運動的水平位移得出平拋運動的初速度，再根據(jù)速度位移公式求出加速度，從而根據(jù)牛頓第二定律求出動摩擦因數(shù)，根據(jù)該規(guī)律確定需要測量的物理量．
Ⅱ、本實驗采取伏安法測量電流表的內(nèi)阻，電流可以通過電流表的示數(shù)直接讀出，如果將電壓表直接接在電流表的兩端測電壓，則會燒壞電流表，所以電流表需和定值電阻串聯(lián)，使得定值電阻起分壓作用，由于電壓表的量程較小，所以滑動變阻器采用分壓式接法．

解答：解：Ⅰ、需要測量的物理量為MO的高度h、OP的距離x₁、OP′的距離x₂，
平拋運動的時間t=

2h g

兩次平拋運動的初速度分別為：v1=

x1

t

=x1

g 2h

，v2=

x2

t

=x2

g 2h

．
根據(jù)勻變速直線運動的速度位移公式v12-v22=2aL，以及a=μg得
μ=

x12-x22

4hL

．
Ⅱ、（1）電流表量程較小，電壓表不能直接接在兩端，電流表需同定值電阻串聯(lián)；電壓表量程較小，滑動變阻器需采用分壓式接法，通過伏安法測量電流表的內(nèi)阻．電路圖如圖所示．
（2）圖線的斜率的倒數(shù)等于電流表和定值電阻之和，則電流表的內(nèi)阻RA=

1.0

0.004

-200=50.0Ω
故答案為：Ⅰ（1）MO的高度h、OP的距離x₁、OP′的距離x₂
（2）

x12-x22

4hL

Ⅱ（1）如圖所示．
（2）50.0．

點評：本題考查了力學實驗和電學實驗兩個實驗，關(guān)鍵掌握實驗的原理．在電學實驗中，要注意電路的安全、測量的精確．