Question

Ⅰ．為了測定滑槽對物體的摩擦力所做功的大小，利用刻度尺和如圖1所示的實驗裝置進行實驗．其中a是質量m的小球（可視為質點），b是固定于桌面的滑槽（滑槽末端切線沿水平方向），實驗時讓小a從滑槽上同一位置C點多次由靜止釋放滑下，落在地面上的平均落地點為p點，當地重力加速度為g，不計空氣阻力．


則實驗時
（1）需要測量的物理量（用文字和字母表示）：______、______、______．
（2）計算滑槽b對小a的摩擦力所做的功的關系式（用測得的物理量的字母表示）W_f=______．
Ⅱ．實驗室新進了一批低電阻的電磁螺線管，已知螺線管使用的金屬絲電阻率ρ=1.7×10^-8Ωm．課外活動小組的同學設計了一個實驗來測算螺線管使用的金屬絲長度．他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器、螺旋測微器（千分尺）、導線和學生電源等．
（1）他們使用多用電表粗略測金屬絲的電阻，操作過程分以下三個步驟：（請填寫第②步操作）
①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔；選擇電阻檔“×1”；
②______；
③把紅黑表筆分別與金屬絲的兩端相接，多用表的示數如圖2（a）所示，則可知電阻為______Ω
（2）根據多用電表示數，為了減少實驗誤差，并且要求測量數據從零調起，應從如圖2（b）的A、B、C、D四個電路中選擇______電路來測量金屬絲電阻；
（3）他們使用千分尺測量金屬絲的直徑，示數如圖3所示，金屬絲的直徑為______mm；
（4）如電壓表示數為U，電流表示數為I，金屬絲直徑為D，金屬絲電阻率為ρ，用上述物理量寫出金屬絲長度L的表達式為______．

Answer 1

Ⅰ、（1）實驗中需要測量的物理量有：C點到桌面的高度h₁，桌面到地面高度h₂，O點到p點的水平距離x；
（2）設小球離開滑槽時的速度是v，在空中的運動時間為t，小球離開滑槽后做平拋運動，在水平方向上，做勻速直線運動，位移：x=vt…①
在豎直方向上做自由落體運動：h₂=

1

2

gt² …②
由①②解得：v=x

g 2h2

小球從C點滑到滑槽末端的過程中，由動能定理可得：mgh₁-W_f=

1

2

mv²-0，W_f=

mgx2

4h2

-mgh₁
Ⅱ、（1）②對歐姆表進行歐姆調零，具體操作是：將紅黑表筆對接，調節歐姆調零電阻，使指針指在最右端零刻度線處；
③由圖2（a）所示多用電表可知，歐姆表示數是4×1Ω=4Ω．
（2）為減小誤差，實驗多次測量，根據題目要求可知，實驗時應采用電流表的外接法，滑動變阻器應使用分壓接法，由圖2所是電路圖可知，符合要求的實驗電路是D．
（3）由圖3所示千分尺可知，千分尺固定刻度示數是0，可動刻度示數是26.0，千分尺的示數是26.0×0.01mm=0.260mm．
（4）金屬絲的電阻：R=

U

I

，金屬絲的橫截面積：S=πr²=π(

D

2

)2，
∵R=ρ

L

S

，∴金屬絲的長度：L=

RS

ρ

=

U

I

×

π( D 2 )2

ρ

=

πUD2

4ρI

．
故答案為：Ⅰ（1）C點到桌面的高度h₁；桌面到地面高度h₂；O點到p點的水平距離x；（2）

mgx2

4h2

-mgh₁；
Ⅱ（1）將紅黑表筆對接，調節歐姆調零電阻，使指針指在最右端零刻度線處；4；
（2）D；（3）0.260；（4）L=

πUD2

4ρI

．