题目内容

精英家教网（1）如图1，一固定斜面的倾角为α，高为h．一小球从斜面顶端沿水平方向抛出，恰好落至斜面底端．不计小球运动中所受的空气阻力，设重力加速度为g．则小球抛出时的初速度为
 
，抛出后小球距离斜面最远时的速度为
 
．
（2）实验室购进了一批低电阻的电磁螺线管，已知这批电磁螺线管使用的金属丝的电阻率ρ=1.7×10-8Ω?m．课外活动小组的同学设计了一个实验来测算螺线管使用的金属丝长度．他们选择了电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等．
①．为了减小实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图（a）的A、B、C、D四个电路中选择
 
电路来测量金属丝电阻；
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②．他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图（b），金属丝的直径为
 
mm；
③．根据电路测得的金属丝的电阻值为4Ω，则可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为
 
m．（结果保留两位有效数字）
（3）为测定木块与斜面之间的动摩擦因数μ，某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速运动，如图；他使用的实验器材仅限于①倾角固定的斜面（倾角未知），②木块（可视为质点），③秒表，④米尺．（重力加速度g为已知）
请写出实验中应记录的物理量及其符号是
 
．
计算动摩擦因数的表达式是μ=
 
．
分析：（1）根据平抛运动的分位移公式和分速度公式列式后联立求解即可；
（2）通过实验来测算螺线管使用的金属丝长度，由电阻定律已知电阻率、电阻及横截面积，则可求出金属丝的长度．同时运用伏安法电流表外接法，变阻器分压式来测量金属丝的电阻；
（3）木块沿斜面下滑，用刻度尺测出斜面的长度，即木块的位移，用秒表测出木块的运动时间，由匀变速运动的位移公式可以求出木块的加速度；再用刻度尺测出斜面的高度，由数学知识求出斜面的倾角；最后对木块进行受力分析，由牛顿第二定律列方程，然后求出动摩擦因数．
解答：解：（1）平抛运动，有：
h=
1
2
gt2
h
tanα
=v0t
联立解得：
v0=
gh
2
tanα
；
当速度方向与斜面平行时，物体与斜面间距最大，故：
cosα=
v0
v′

故v′=
v0
cosα
=
gh
2
sinα

故答案为：
gh
2
tanα
，
gh
2
sinα
．
（2）①由于金属丝的电阻较小，则选择电流表外接法．并为了减少实验误差，且在实验中获得较大的电压调节范围，所以变阻器要选择分压式接法，故选D；
②螺旋测微器的读数是由固定刻度与旋转刻度组合，且最后加上估计值而成．0+26.2×0.01mm=0.262mm 最后估计值为±0.002mm，所以读数为0.262 mm （0.260-0.264mm均可）
③由R=ρ
L
S
得L=
RS
ρ
=
4×π×(0.13×10-3)2
1.7×10-8
m=12.5m 由于结果保留两位有效数字，所以为：13m；
故答案为：将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零；D；0.260mm；13；
（3）实验中需要测出：斜面的长度L，斜面的高度h，斜面的底面边长d，木块下滑的时间t；
木块做初速度为零的匀加速运动，则L=
1
2
at2，木块的加速度a=
2L
t2
；
对木块，由牛顿第二定律得：mgsinθ-μmgcosθ=ma，
设斜面倾角为θ，sinθ=
h
L
，cosθ=
d
L
，
解得：μ=
h
d
-
2L2
gdt2
；
故答案为：斜面长度L、斜面高度h、木块下滑的时间t，斜面对应的底边长d；μ=
h
d
-
2L2
gdt2
．
点评：本题是电学实验综合题，第一小题关键根据平抛运动的分运动公式列式求解；第二小题关键明确实验原理和实验的误差来源，会用电阻定律列式计算；第三小题中物体沿斜面下滑是一个重要的物理模型，这类问题变化多样，包含丰富的物理知识，一定要对该过程中摩擦力、弹力、重力沿斜面的分力、加速度等物理量的变化分析透彻．
练习册系列答案
相关题目
（2011?海南）现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A，B 两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图；
（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为
Mg
h
d
s-mgs
Mg
h
d
s-mgs
．动能的增加量可表示为
1
2
(m+M)
b2
t2
1
2
(m+M)
b2
t2
．若在运动过程中机械能守恒，
1
t2
与s的关系式为
1
t2
=
2(hM-dm)g
(M+m)db2
s
=
2(hM-dm)g
(M+m)db2
s

（2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：
1 2 3 4 5
s（m） 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
t（ms） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
1
t2
（×104s-2）		 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39
以s为横坐标，
1
t2
为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k=
2.40
2.40
×104m-1．?s-2（保留3位有效数字）．

由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出
1
t2
-s直线的斜率ko，将k和ko进行比较，若其差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律．
（1）如图1所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明
 
．某同学设计了如图的实验：将两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则他将观察到的现象是
 
，这说明
 
．
（2）如图2所示是自行车传动装置的示意图．假设踏脚板每2秒转一圈，要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大，还需测量哪些量？
 
请在图中用字母标注出来，并用这些量推导出自行车前进速度的表达式：
 

（3）一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法测量它匀速转动时的角速度．
实验器材：电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片．
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实验步骤：
A．如图3所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上．
B．启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点．
C．经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带．
①若打点周期为T，圆盘半径为r，x1，x2是纸带上选定的两点分别对应的米尺上的刻度值，n为选定的两点间的打点数（含两点），则圆盘角速度的表达式为ω=
 
．
②若交流电源的频率为50Hz，某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2m，得到纸带的一段如图所示，则角速度为
 
rad/s．
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精英家教网一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动．用下面的方法测量它匀速转动的角速度．
实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片．
实验步骤：
（1）如图1所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上．
（2）启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点．
（3）经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量．如图2所示，该同学在纸带上打的点上方标上了字母a、b、c、d…．
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为ω=
 
．式中各量的意义是：
 
．
②某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2m，得到的纸带的一段如图2所示．求得角速度为
 
．（保留两位有效数字）
（1）如图1，一固定斜面的倾角为α，高为h．一小球从斜面顶端沿水平方向抛出，恰好落至斜面底端．不计小球运动中所受的空气阻力，设重力加速度为g．则小球抛出时的初速度为    ，抛出后小球距离斜面最远时的速度为    ．
（2）实验室购进了一批低电阻的电磁螺线管，已知这批电磁螺线管使用的金属丝的电阻率ρ=1.7×10-8Ω?m．课外活动小组的同学设计了一个实验来测算螺线管使用的金属丝长度．他们选择了电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等．
①．为了减小实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图（a）的A、B、C、D四个电路中选择    电路来测量金属丝电阻；

②．他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图（b），金属丝的直径为    mm；
③．根据电路测得的金属丝的电阻值为4Ω，则可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为    m．（结果保留两位有效数字）
（3）为测定木块与斜面之间的动摩擦因数μ，某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速运动，如图；他使用的实验器材仅限于①倾角固定的斜面（倾角未知），②木块（可视为质点），③秒表，④米尺．（重力加速度g为已知）
请写出实验中应记录的物理量及其符号是    ．
计算动摩擦因数的表达式是μ=    ．

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