Question

（1）某同學利用如圖1所示的裝置，探究水平面上兩物體間滑動摩擦力f與正壓力F_N之間的關系，按照正確的操作步驟，適當添加鉤碼，使其能夠帶動小車向右運動．
①實驗中小車的運動是否必須為勻速直線運動？
答：

否

（填“是”或者“否”）
②實驗中用來表示滑動摩擦力f大小的是：

D

；表示兩物體間正壓力F_N大小的是

C

（填選項符號）
A．鉤碼重力   B．小車、木塊和砝碼重力   C．木塊和砝碼總重力   D．彈簧秤讀數(shù)
（2）如圖2所示為加速度傳感器裝置，兩個完全相同的輕彈簧之間連接一滑塊，兩輕彈簧分別與裝置左、右端連接，滑塊處于裝置內(nèi)光滑水平面上，滑塊與變阻器的金屬滑片P固定在一起，電壓表通過導線一端與變阻器中點O連接，另一端與滑片P連接，裝置處于靜止狀態(tài)，滑片P位于變阻器正中央．已知兩個彈簧的勁度系數(shù)均為k，滑塊質(zhì)量為m，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，變阻器總阻值為R₀、全長為l，電壓表為理想電壓表，不計滑片質(zhì)量和空氣阻力，現(xiàn)讓裝置在水平方向作勻速直線運動，電壓表讀數(shù)在合適的范圍內(nèi)，如果將電壓表上刻度改為相應加速度數(shù)值，則成為加速度計．
①電壓表的示數(shù)最大值不得小于

R0E

2(R0+r)

②當加速度大小為a時，電壓表讀數(shù)為U，請寫出a的表達式a=

2kl(R0+r)U

mR0E

③若電源使用較長時間后，電動勢E減小，內(nèi)阻r增大，該加速度計讀數(shù)與實際值比較：

偏小

（填“偏大”、“偏小”或“一致”）

Answer 1

分析：（1）木塊和砝碼整體受重力、支持力、彈簧秤對其向左的拉力、小車對其向右的滑動摩擦力，根據(jù)平衡條件列式求解．
（2）①電壓表讀數(shù)等于滑動變阻器上觸頭P與中央的電阻分得的電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解即可；
②先根據(jù)胡克定律求解行變量；然后結(jié)合閉合電路歐姆定律列式求解；
③根據(jù)第2小問的表達式進行討論即可．

解答：解：（1）①以木塊和砝碼整體為研究對象，由于其一直處于平衡狀態(tài)，與小車運動狀態(tài)無關，故小車不一定要做勻速直線運動；
②木塊和砝碼整體受重力、支持力、彈簧秤對其向左的拉力、小車對其向右的滑動摩擦力，根據(jù)平衡條件，有：
豎直方向：N=G
水平方向：F=f
即支持力等于整體的重力，彈簧秤的拉力等于滑動摩擦力；
由于作用力與整體受到的支持力是相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，等大、反向、共線；故正壓力等于整體的重力；
不管小車如何運動，勾碼和木塊整體處于平衡狀態(tài)，合力為零，故滑動摩擦力一定等于彈簧秤的讀數(shù)；壓力等于勾碼和木塊整體的重力；
（2）①電壓表讀數(shù)的最大值為：U_m=I?

R0

2

=

E

r+R0

×

R0

2

=

R0E

2(R0+r)

故電壓表刻度盤示數(shù)的最大值不得小于

R0E

2(R0+r)

②根據(jù)胡克定律，有：2kx=ma
故電壓為：U=IR=

E

r+R0

×

xR0

l

由以上兩式聯(lián)立解得：a=

2kl(R0+r)U

mR0E

③a=

2kl(R0+r)U

mR0E

，若實際E變大，實際r變小，則實際加速度偏大，故加速度的測量值偏��；
故答案為：
（1）①否；②D，C；
（2）①

R0E

2(R0+r)

；②

2kl(R0+r)U

mR0E

；③偏�。�

點評：本題第一小題關鍵明確木塊和鉤碼整體處于平衡狀態(tài)；第二問關鍵明確加速度計的測量原理，結(jié)合閉合電路歐姆定律、胡克定律和牛頓第二定律列式分析．