Question

Ⅰ．用如圖1所示的裝置進行“驗證動量守恒定律”的實驗：
①先測出可視為質點的兩滑塊A、B的質量分別為m、M及滑塊與桌面間的動摩擦因數μ，查出當地的重力加速度g．
②用細線將滑塊A、B連接，使A、B間的輕彈簧處于壓縮狀態，滑塊B恰好緊靠在桌邊．
③剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地時的水平位移S₁，滑塊A沿桌面滑行的距離為S₂（未滑出桌面）．為驗證動量守恒定律，寫出還需測量的物理量及表示它的字母

 

，如果動量守恒，需滿足的關系式為

 

．

Ⅱ．根據伏安法，由10V電源、0～15V電壓表、0～10mA電流表等器材，連接成測量較大阻值電阻的電路．由于電表內阻的影響會造成測量誤差，為了避免此誤差，現在原有器材之外再提供一只高精度的電阻箱和單刀雙擲開關，某同學設計出了按圖2甲電路來測量該未知電阻的實驗方案．
（1）請按圖2甲電路，將圖2乙中所給器材連接成實驗電路圖．
（2）請完成如下實驗步驟：
①先把開關S撥向R_x，調節滑動變阻器，使電壓表和電流表有一合適的讀數，并記錄兩表的讀數，U=8.12V，
I=8mA，用伏安法初步估測電阻R_x的大�。�
②

 

，之后把開關S撥向電阻箱R，微調電阻箱的電阻值，使電壓表、電流表的讀數與步驟①中的讀數一致．讀得此時電阻箱的阻值R=1000Ω．
③該未知電阻R_x=

 

Ω．
（3）利用測得的數據，還可以得到

 

表的內電阻等于

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．剪短細線后，滑塊A向左做勻減速直線運動，根據動能定理列式求解A的速度；滑塊B做平拋運動，根據平拋運動的分位移公式列式求解平拋的初速度；最后驗證動量守恒定律．
Ⅱ．（1）已知原理圖，則按原理圖依次將各點連入即可，注意導線不能交叉；
（2）根據實驗步驟明確實驗的原理，從而得出實驗中應完成的步驟；
（3）根據實驗中的原理及電路圖，分析還能求出的數據．

解答：解：Ⅰ．剪短細線后，滑塊A向左做勻減速直線運動，根據動能定理，有：
μmgS2=

1

2

m

v

2 A

滑塊B做平拋運動，根據平拋運動的分位移公式，有：
水平方向：S₁=v_Bt
豎直方向：h=

1

2

gt2
解得：v_B=S1

g 2h

滑塊A、B系統動量守恒，初動量為零，故末動量也為零，需驗證：mv_A-Mv_B=0
即：

2m?μmgS2

=M?S1

g 2h

整理得到：m

2μS2

=M

S1

2h

Ⅱ．（1）已知原理圖，則將各串聯支路連接，再并聯即可得出正確的實物圖如圖所示：

（2）將開關接到R_x時，由伏安法測出的電壓及電流為電流表及待測電阻的總電阻；為了準確測量，可以調節電阻箱，使電壓表及電流表示數與第一步相同，則說明電阻箱所示電阻與待測電阻相同；故答案為：電阻箱的電阻值，使其為伏安法估測的值；
則待測電阻阻值為1000Ω．
（3）由伏安法測得電阻為電流表及待測電阻的阻值；故電流表內阻可以測出，R_A=

8.12

0.008

-1000=15Ω；
故答案為：Ⅰ．（1）桌面離地面的高度h； �。�2）m

2μS2

=M

S1

2h

；
Ⅱ．（1）如圖所示；（2）①電阻箱的電阻值，使其為伏安法估測的值；②1000；（3）電流；15Ω．

點評：第一問關鍵通過動能定理和平拋運動的分位移公式求解出兩個滑塊的速度，然后驗證動量守恒定律；第二問為設計性實驗，此類題目要求先明確實驗的原理，再由原理得出實驗的方法，從而得出正確的數據．