Question

Ⅰ．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．

（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？

接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）

．
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=

0.52

cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10^-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为

0.43

m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s和

滑块的质量M

（文字说明并用相应的字母表示）．
（3）本实验通过比较

mgs

和

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．

Ⅱ．如图是“测电源的电动势和内阻”的实验电路，器材如下：待测电源（电动势约为1.5V，内阻较小） 

量程3V的理想电压表V
量程0.6A的电流表A（具有一定内阻）
定值电阻R₀（R₀=1.50Ω）
滑动变阻器R₁（0-10Ω）
滑动变阻器R₂（0-200Ω）
开关S、导线若干
①为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用

R

1

（填R₁或 R₂）．
②用笔画线代替导线在实物图中完成连线．
③实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为I₁时，电压表读数为U₁；当电流表读数为I₂时，电压表读数为U₂．则待测电源内阻的表达式r=

U   2 -U   1

I   1 -I   2

-R

0

．（用I₁、I₂、U₁、U₂和R₀表示）

Answer 1

分析：Ⅰ题的关键是对钩码与滑块组成的系统满足机械能守恒的条件，应有mgs=

1

2

(M+m

)v

2

；Ⅱ题的关键是根据闭合电路欧姆定律估算出电路中的最大电阻，然后选取与之最接近的滑动变阻器，再根据闭合电路欧姆定律联立方程，注意把

R

0

看成电源的内阻，解出r的表达式即可．

解答：解：Ⅰ（1）判断导轨是否水平的方法是：接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．   
（2）游标卡尺读数为d=5mm+2×0.1mm=5.2mm=0.52cm，由v=

d

△t

=

0.52×0.01

1.2 ×10 -2

s=0.43m/s，根据机械能守恒定律应有mgs=

1

2

(M+m

)v

2

=

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

，可见还需要测量滑块的质量M．
（3）本次实验通过比较mgs和

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

是否相等来验证机械能是否守恒．
Ⅱ①根据闭合电路欧姆定律可求出电路中的最大电阻为

R

max

=

E

1 3 I   A

=

3

1 3 ×0.6

Ω=15Ω，所以滑动变阻器应选

R

1

．
②实物连线如图所示

③根据闭合电路欧姆定律有E=

U

1

+

I

1

(R

0

+r)，E=

U

2

+I

2

(R

0

+r)，解得r=

U   2 -U   1

I   1 -I   2

-R

0

故答案为Ⅰ（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）
          （2）0.52，0.43，滑块的质量M
          （3）mgs 

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

Ⅱ①

R

1

        ②如图
        ③

U   2 -U   1

I   1 -I   2

-R

0

点评：解决实验问题的关键是明确实验原理，根据物理规律列出表达式，然后求解讨论即可．