Question

Ⅰ．某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統機械能守恒．

（1）實驗前需要調整氣墊導軌底座使之水平，利用現有器材如何判斷導軌是否水平？

接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的（或輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動）

．
（2）如圖乙所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度d=

0.52

cm；實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=1.2×10^-2s，則滑塊經過光電門時的瞬時速度為

0.43

m/s．在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質量m、滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s和

滑塊的質量M

（文字說明并用相應的字母表示）．
（3）本實驗通過比較

mgs

和

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

在實驗誤差允許的范圍內相等（用測量的物理量符號表示），從而驗證了系統的機械能守恒．

Ⅱ．如圖是“測電源的電動勢和內阻”的實驗電路，器材如下：待測電源（電動勢約為1.5V，內阻較小） 

量程3V的理想電壓表V
量程0.6A的電流表A（具有一定內阻）
定值電阻R₀（R₀=1.50Ω）
滑動變阻器R₁（0-10Ω）
滑動變阻器R₂（0-200Ω）
開關S、導線若干
①為方便實驗調節且能較準確地進行測量，滑動變阻器應選用

R

1

（填R₁或 R₂）．
②用筆畫線代替導線在實物圖中完成連線．
③實驗中，改變滑動變阻器的阻值，測出當電流表讀數為I₁時，電壓表讀數為U₁；當電流表讀數為I₂時，電壓表讀數為U₂．則待測電源內阻的表達式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題的關鍵是對鉤碼與滑塊組成的系統滿足機械能守恒的條件，應有mgs=

1

2

(M+m

)v

2

；Ⅱ題的關鍵是根據閉合電路歐姆定律估算出電路中的最大電阻，然后選取與之最接近的滑動變阻器，再根據閉合電路歐姆定律聯立方程，注意把

R

0

看成電源的內阻，解出r的表達式即可．

解答：解：Ⅰ（1）判斷導軌是否水平的方法是：接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的（或輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動）．   
（2）游標卡尺讀數為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，根據機械能守恒定律應有mgs=

1

2

(M+m

)v

2

=

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

，可見還需要測量滑塊的質量M．
（3）本次實驗通過比較mgs和

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

是否相等來驗證機械能是否守恒．
Ⅱ①根據閉合電路歐姆定律可求出電路中的最大電阻為

R

max

=

E

1 3 I   A

=

3

1 3 ×0.6

Ω=15Ω，所以滑動變阻器應選

R

1

．
②實物連線如圖所示

③根據閉合電路歐姆定律有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

故答案為Ⅰ（1）接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的（或輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動）
          （2）0.52，0.43，滑塊的質量M
          （3）mgs 

1

2

(M+m)(

d

△t

)

2

Ⅱ①

R

1

        ②如圖
        ③

U   2 -U   1

I   1 -I   2

-R

0

點評：解決實驗問題的關鍵是明確實驗原理，根據物理規律列出表達式，然后求解討論即可．