Question

（1）在做“用電流表和電壓表測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)時(shí)：
①某同學(xué)連接的實(shí)物圖如圖1所示．但當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)而電流表沒有示數(shù)，實(shí)驗(yàn)前儀器都檢查過是好的，也就是說只可能是某根連接導(dǎo)線斷了．那么，請你分析一下，可能發(fā)生斷路故障的導(dǎo)線是

2、5、6

（寫出所有可能斷的導(dǎo)線的編號）．
②某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)對該電路作了改進(jìn)，其方法是：加接了一個(gè)定值電阻R₀，如圖2所示．他加接此電阻的作用是

防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞

．
（2）與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體通過時(shí)的擋光時(shí)間．

為了測定兩張紙之間的動摩擦因數(shù)，某同學(xué)利用光電計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：如右圖所示，在小鐵塊A和木板B上貼上待測的紙，木板B水平固定，鉛錘通過細(xì)線和小鐵塊相連．1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出．釋放鉛錘，讓小鐵塊在木板上加速運(yùn)動，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為2.0×10^-2s和0.5×10^-2s．用游標(biāo)卡尺測量小鐵塊的寬度d如下圖所示．

①讀出小鐵塊的寬度d=

2.015

cm．
②鐵塊通過光電門l的速度v₁=

1.01

m/s，鐵塊通過光電門2的速度v₂=

4.03

 m/s．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
③已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，為完成測量，除了測量v₁、v₂和兩個(gè)光電門之間的距離L外，還需測量的物理量有（用文字說明并用字母表示）

鐵塊的質(zhì)量m、鉛錘的質(zhì)量M

．
④用③中各量求解動摩擦因數(shù)的表達(dá)式：μ=

2MgL-(M+m)( v 2 2 - v 2 1 )

2mgL

（用字母表示）．

Answer 1

分析：（1）①當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)而電流表沒有示數(shù)，可知與電流表連接的回路中可能有斷路的導(dǎo)線，電壓表有示數(shù)，可知與電壓表連接的回路不能有斷路的導(dǎo)線，結(jié)合這兩種情況確定可能斷路的導(dǎo)線．
②加接了一個(gè)定值電阻R₀，防止電流過大，起保護(hù)電路的作用．
（2）①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
②極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于某一位置的瞬時(shí)速度，用這種方法求出鐵塊通過光電門的速度．
③④測量了v₁、v₂和兩個(gè)光電門之間的距離L外，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可以知道運(yùn)動的加速度，通過整體法，運(yùn)用牛頓第二定律求出加速度的表達(dá)式，從而得知μ的表達(dá)式以及待測的物理量．

解答：解：（1）①電流表示數(shù)為零，則可能斷路的導(dǎo)線有：2、3、5、6，由于電壓表有示數(shù)，則導(dǎo)線3不能斷路，所以可能斷路的導(dǎo)線有：2、5、6．
②加接了一個(gè)定值電阻R₀，防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞．
（2）①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于20mm+0.05×3mm=20.15mm=2.015cm．
②鐵塊通過光電門l的速度v₁=

d

△t1

=

2.015×10-2

2×10-2

m/s=1.01m/s，鐵塊通過光電門2的速度v₂=

d

△t2

=

2.015×10-2

0.5×10-2

m/s=4.03m/s．
③④小鐵塊的加速度a=

v22-v12

2L

，
對整體運(yùn)用牛頓第二定律得：a=

Mg-μmg

M+m

聯(lián)立兩個(gè)式子得，μ=

2MgL-(M+m)( v 2 2 - v 2 1 )

2mgL

．
可知還需測量的物理量有：鐵塊的質(zhì)量m、鉛錘的質(zhì)量M．
故答案為：（1）①2、5、6 
②防止變阻器電阻過小時(shí)，電池被短路或電流表被燒壞（或限制電流，防止電源短路）
（2）①2.015     ②1.01，4.03     
③鐵塊的質(zhì)量m、鉛錘的質(zhì)量M          ④

2MgL-(M+m)( v 2 2 - v 2 1 )

2mgL

．

點(diǎn)評：本題考查了電路的檢查方法，以及綜合考查了牛頓第二定律，對學(xué)生的綜合能力要求較高，關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理．