问题 问答题

实验题

(1)为测定木块与斜面间的动摩擦因数,某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速下滑运动,如图1所示,他使用的器材仅限于固定的斜面、木块、秒表、米尺(当地重力加速度g已知).

①实验中应记录的数据是______.

②计算动摩擦因数的公式是μ=______.

(2)测定一个待测电阻Rx(阻值约为200Ω)的阻值,除了待测电阻外,实验室提供了如下器材:

电池组E(电动势为3V,内阻不计);

电流表A1(量程为0~10mA,内阻约为r1=50Ω);

电流表A2(量程为0~500μA,内阻r2=1000Ω);

滑动变阻器R1(阻值范围为0~20Ω,额定电流为2A);

电阻箱R2(阻值范围为0~9999Ω,额定电流为1A);

开关S,导线若干.

请你帮助该同学完成实验中的下述问题(实验中应尽可能准确地测量Rx的阻值):

①上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表.请在图2中图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图,并在图中标明所用器材的代号.

②请在图乙的方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号.

③实验中,将电阻箱R2的阻值调为4000Ω,再调节滑动变阻器R1,使两表的示数如下图3所示,可读出电流表A1的示数是______mA,电流表A2的示数是______ μA,基于伏安法测得的阻值Rx=

U
I
=______Ω(取两位有效数字),此测量值与真实值比较是______(填偏大、偏小或相等).

答案

(1)①实验已经限定了木块在斜面上匀加速下滑,根据牛顿第二定律,得a=gsinθ-μgcosθ,从而μ=tanθ-

a
gcosθ
,只要测出倾角和加速度即可.题给器材只能测量长度和时间,根据tanθ=
h
d
cosθ=
d
L
,且a=
2L
t2
,可知,只要测量出斜面长度L、斜面高度h、木块下滑的时间t,斜面对应的底边长d,即可求出动摩擦因数.

②其表达式是:μ=

h
d
-
2L2
gdt2

(2)①将电流表A2和电阻箱串联改装为电压表.如图所示.

②将电流表A2改装为电压表内阻RV=

3
0.5×10-3
Ω=6000Ω,可知待测电阻与电流表内阻相当,属于小电阻,电流表采用外接法.由于滑动变阻器阻值较小,若采用限流式接法,移动滑动变阻器,电流、电压变化较小,测量误差大,所以采用滑动变阻器分压式接法.如图所示.

③电流表A1的示数为6.40mA,电流表A2的示数为240μA,根据欧姆定律,Rx=

U
I
=
240×10-6×(4000+1000)
6.4×10-3
≈1.9×102Ω.

由于电流表采用外接法,电阻箱支路起分流作用,所以测量的电流偏大,则测量的电阻偏下.

故答案为:(1)①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,②μ=

h
d
-
2L2
gdt2

(2)①如图所示;②如图所示

③6.40mA,240μA(238-242μA),1.9×102Ω,偏小.

判断题
单项选择题