Question

Ⅰ．用如图1所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验：
①先测出可视为质点的两滑块A、B的质量分别为m、M及滑块与桌面间的动摩擦因数μ，查出当地的重力加速度g．
②用细线将滑块A、B连接，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态，滑块B恰好紧靠在桌边．
③剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时的水平位移S₁，滑块A沿桌面滑行的距离为S₂（未滑出桌面）．为验证动量守恒定律，写出还需测量的物理量及表示它的字母

 

，如果动量守恒，需满足的关系式为

 

．

Ⅱ．根据伏安法，由10V电源、0～15V电压表、0～10mA电流表等器材，连接成测量较大阻值电阻的电路．由于电表内阻的影响会造成测量误差，为了避免此误差，现在原有器材之外再提供一只高精度的电阻箱和单刀双掷开关，某同学设计出了按图2甲电路来测量该未知电阻的实验方案．
（1）请按图2甲电路，将图2乙中所给器材连接成实验电路图．
（2）请完成如下实验步骤：
①先把开关S拨向R_x，调节滑动变阻器，使电压表和电流表有一合适的读数，并记录两表的读数，U=8.12V，
I=8mA，用伏安法初步估测电阻R_x的大小．
②

 

，之后把开关S拨向电阻箱R，微调电阻箱的电阻值，使电压表、电流表的读数与步骤①中的读数一致．读得此时电阻箱的阻值R=1000Ω．
③该未知电阻R_x=

 

Ω．
（3）利用测得的数据，还可以得到

 

表的内电阻等于

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．剪短细线后，滑块A向左做匀减速直线运动，根据动能定理列式求解A的速度；滑块B做平抛运动，根据平抛运动的分位移公式列式求解平抛的初速度；最后验证动量守恒定律．
Ⅱ．（1）已知原理图，则按原理图依次将各点连入即可，注意导线不能交叉；
（2）根据实验步骤明确实验的原理，从而得出实验中应完成的步骤；
（3）根据实验中的原理及电路图，分析还能求出的数据．

解答：解：Ⅰ．剪短细线后，滑块A向左做匀减速直线运动，根据动能定理，有：
μmgS2=

1

2

m

v

2 A

滑块B做平抛运动，根据平抛运动的分位移公式，有：
水平方向：S₁=v_Bt
竖直方向：h=

1

2

gt2
解得：v_B=S1

g 2h

滑块A、B系统动量守恒，初动量为零，故末动量也为零，需验证：mv_A-Mv_B=0
即：

2m?μmgS2

=M?S1

g 2h

整理得到：m

2μS2

=M

S1

2h

Ⅱ．（1）已知原理图，则将各串联支路连接，再并联即可得出正确的实物图如图所示：

（2）将开关接到R_x时，由伏安法测出的电压及电流为电流表及待测电阻的总电阻；为了准确测量，可以调节电阻箱，使电压表及电流表示数与第一步相同，则说明电阻箱所示电阻与待测电阻相同；故答案为：电阻箱的电阻值，使其为伏安法估测的值；
则待测电阻阻值为1000Ω．
（3）由伏安法测得电阻为电流表及待测电阻的阻值；故电流表内阻可以测出，R_A=

8.12

0.008

-1000=15Ω；
故答案为：Ⅰ．（1）桌面离地面的高度h； 　（2）m

2μS2

=M

S1

2h

；
Ⅱ．（1）如图所示；（2）①电阻箱的电阻值，使其为伏安法估测的值；②1000；（3）电流；15Ω．

点评：第一问关键通过动能定理和平抛运动的分位移公式求解出两个滑块的速度，然后验证动量守恒定律；第二问为设计性实验，此类题目要求先明确实验的原理，再由原理得出实验的方法，从而得出正确的数据．