Question

（1）某同學利用如圖1所示的實驗裝置來“驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒”．
①請完善以下實驗步驟：
a．用游標卡尺測遮光條的寬度，多次測量取平均值L；
b．實驗時，先接通氣源，再調(diào)節(jié)氣墊導軌，使導軌處于水平位置；
c．將滑塊從圖示位置由靜止釋放，讀出遮光條通過光電門的時間△t；
d．計算出滑塊通過光電門的速度v=

 

（用上述測量出的物理量表示）．
②實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、

 

和

 

（用文字說明和相應字母表示）．
③本實驗通過比較

 

和

 

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

（2）某同學想測量某導電溶液的電阻率，先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個電極（接觸電阻不計），兩電極相距L=0.700m，其間充滿待測的導電溶液．用如下器材進行測量：
電壓表（量程l5V，內(nèi)阻約30kΩ）；     電流表（量程300μA，內(nèi)約50Ω）；
滑動變阻器（10Ω，1A）；              電池組（電動勢E=12V，內(nèi)阻r=6Ω）；
單刀單擲開關一個、導線若干．
下表是測量通過管中導電液柱的電流及兩端電壓的實驗數(shù)據(jù)．實驗中用20分度的游標卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖3所示．

U/V	0	1.0	3.0	5.0	7.0	9.0	11.0
I/μA	0	22	65	109	155	175	240

根據(jù)以上所述請回答下面的問題：
①玻璃管內(nèi)徑d=

 

mm．
②請在圖2中補畫出未連接的導線．
③根據(jù)表數(shù)據(jù)在圖4坐標中已描點，請作出U-I圖象，由圖象求出電阻R=

 

Ω（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．
④計算該導電溶液的電阻率表達式是：ρ=

 

 （用R、d、L表示）．

Answer 1

分析：（1）本實驗中由于遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度大��；比較重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可判斷機械能是否守恒．
（2）掌握游標卡尺的讀數(shù)方法，即主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀；本題的關鍵是正確做出U-I圖象，并求出待測電阻大小，然后根據(jù)

RV

Rx

與

Rx

RA

大小選擇電流表內(nèi)外接法；通過比較滑動變阻器最大阻值與待測電阻大小選擇分壓式還是限流式

解答：解：（1）①由于遮光條通過光電門的時間極短，可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為：v=

L

△t

②根據(jù)實驗原理可知，該實驗中只要比較重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可判斷機械能是否守恒，故需要測量的物理量為：滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，滑塊的質(zhì)量M．
③鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對象，其重力勢能的減小量為mgs，系統(tǒng)動能的增量為

1

2

(m+M)(

L

△t

)2，因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統(tǒng)機械能是否守恒．
（2）①游標卡尺讀數(shù)為d=30mm+15×0.05mm=30.75mm　　　
②③用直尺將各點連接，舍去偏離較遠的點，畫出的圖象如圖所示，可求出電阻R=4.6×10⁴Ω

④根據(jù)R=

ρL

1 4 πd2

可得ρ=

πRd2

4L

故答案為：
（1）①

L

△t

②遮光條初始位置到光電門的距離s； 滑塊的質(zhì)量M 
③mgs；  

1

2

(m+M)(

L

△t

)2
（2）①30.75 mm         
 ②如圖所示

③4.6×10⁴
④

πRd2

4L

點評：物理實驗如何變化，正確理解實驗原理都是解答實驗的關鍵，同時加強物理基本規(guī)律在實驗中的應用；
電流表內(nèi)外接法的選擇方法：若電表內(nèi)阻為不確定值時，應通過比較

RV

Rx

與

Rx

RA

的大小選擇電流表的內(nèi)外接法；若滑動變阻器的最大電阻遠小于待測電阻值時，變阻器應用分壓式接法．