某同学用如图所示的装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。木板P放-优题课

某同学用如图所示的装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。木板 $P$ 放在水平桌面上，木块 $Q$ 放在木板 $P$ 上，弹簧测力计一端固定，一端挂在木块 $Q$ 上，拉动木板 $P$ ，木块 $Q$ 稳定时，读取测力计的示数。回答下列问题：

①读取测力计的示数，是为了测量　。（填序号）

$A$ ．木板 $P$ 受到地面的滑动摩擦力大小

$B$ ．木板 $P$ 受到木块 $Q$ 的滑动摩擦力大小

$C$ ．木块 $Q$ 受到地面的滑动摩擦力大小

$D$ ．木块 $Q$ 受到木板 $P$ 的滑动摩擦力大小

②用相同的木板 $P$ 和木块 $Q$ ，在木块 $Q$ 上放不同个数的砝码，拉动木板 $P$ 快慢相同，记录测力计的示数及对应的砝码个数。这是为了研究滑动摩擦力大小与　　的关系。

③用相同的木板 $P$ 和木块 $Q$ ，发现拉动木板 $P$ 的快慢不同时，测力计的示数相等。由此得到的结论是　　。

科目物理题型实验题难度中等

知识点：探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验二力平衡条件的应用

小科按照实验要求，设计测量未知定值电阻 $R_{x}$ 阻值（范围为 $400 ~ 600 Ω)$ 的实验。

器材：干电池两节（总电压为 $2 ~ 3 V)$ ，电压表（量程 $0 ~ 3 V$ 、 $0 ~ 15 V)$ 、电流表（量程 $0 ~ 0.6 A$ 、 $0 ~ 3 A)$ 、滑动变阻器 $(500 Ω 0.5 A)$ 各一个，开关、导线若干。

（1）要求一：测算出 $R_{x}$ ，且实验过程中不能拆接电路。

小科设计实验电路如图甲。请分析：

① 小科在设计实验前通过估算发现，用所提供的电流表无法测量出电路中的电流，其原因是　

②实验时，先将变阻器滑片 $P$ 移到某一位置 $a$ 处，读出电压表示数为 $U_{1}$ ， $U_{1}$ 即为电源电压；再将变阻器滑片 $P$ 移到另一位置 $b$ 处，读出电压表示数为 $U_{2}$ ，则 $U_{1} - U_{2}$ 就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算 $R_{x}$ 的阻值。实验中滑片 $P$ 所在的 $a$ 、 $b$ 处分别对应的位置是：　　。

（2）要求二：增加一个电学器材实现 $R_{x}$ 阻值的直接读取，且电路只能连接一次。

小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器 $Y$ ，重新设计了图乙电路。实验步骤如下：

①先闭合开关 $S$ 、 $S_{1}$ ，调节滑动变阻器使电压表示数为 $2 V$ ；

②再断开开关 $S_{1}$ ，闭合开关 $S_{2}$ ，　　，读取此时 $Y$ 的数值。 $Y$ 的示数即为 $R_{x}$ 的阻值。

托盘天平是一种精密测量仪器，某实验室天平的配套砝码及横梁标尺如图。

（1）小科发现砝码盒中的砝码已磨损，用这样的砝码称量物体质量，测量结果将　　。

（2）小科观察铭牌时，发现该天平的最大测量值为 $200 g$ ，但他认为应为 $210 g$ 。你认为小科产生这种错误想法的原因是　　。

（3）小江认为铭牌上最大测量值没有标错，但砝码盒中 $10 g$ 的砝码是多余的，而小明认为砝码盒中所有的砝码都是不可缺少的。你认为谁的观点是正确的，并说明理由：　　。

小科利用仅有的一个规格为“ $10 Ω 1.0 A$ ”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”，该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示，电源电压恒为 $3 V$ ．实验步骤如下：

①用 $4 Ω$ 的定值电阻进行实验，连接电路。

②闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压为 $2 V$ ，读出电流表的示数并记录。断开开关，把滑片 $P$ 移到 $A$ 端。

③依次用阻值为 $6 Ω$ 、 $8 Ω$ 和 $10 Ω$ 的定值电阻替换原来的电阻，重复步骤②。

（1）小科设计上述实验步骤，是要研究通过导体的电流与　　之间的关系。

（2）小科发现，滑片 $P$ 向右移动过程中，每次实验开始时电压表都没有示数，移到某一点（该点记为 $C)$ 时突然有了示数。但在完成 $8 Ω$ 电阻的实验后，再做 $10 Ω$ 电阻的实验时，当电压表有示数后，示数一直大于 $2 V$ ．分析可得，电阻丝 $BC$ 的阻值 $R_{BC}$ 的范围是　　。

（3）为了完成 $10 Ω$ 电阻实验，将滑片 $P$ 移到 $C$ 点，只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线，就能继续完成实验。请你在答题卷的图中用笔画线补上这根导线。

【资料】1583年，伽利略经测量发现悬挂的油灯摆动时具有等时性。如图所示，将密度较大的小球作为摆球，用质量不计、不可伸缩的细线悬挂于 $O$ 点，组装成一个摆，在 $θ < 5 °$ 时，让摆球从 $A$ 点静止释放后摆动，摆的周期（摆球往返一次的时间）只与摆长（摆球重心到悬挂点 $O$ 的距离）有关。

【质疑1】小科认为：摆球质量越大，惯性也越大，所以相同条件下摆动会越慢，周期会越长。

【探究1】选择不同的小球作为摆球进行实验：①测摆球的直径 $D$ 和质量 $m$ ，计算出摆球的密度 $ρ$ ；②组装摆；③调节摆长 $l$ ，使摆长为 $800.0 mm$ ；④在 $0 < 5 °$ 时，让摆球从 $A$ 点静止释放后摆动，测出摆动30次的时间 $T_{30}$ ；⑤计算周期 $T$ ；⑥用不同的摆球重复上述实验。

【数据】摆长 $l = 800.0 mm$

次数摆球物理量	1	2	3	4
次数摆球物理量	铅球	铁球 $A$	铁球 $B$	铜球
$D / mm$	22.22	22.24	22.20	22.20
$m / g$	15.5	25.3	44.7	51.0
$ρ / g \cdot c m^{- 3}$	2.7	4.4	7.8	8.9
$T_{30} / s$	53.88	53.94	53.85	53.87
$T / s$	1.796	1.798	1.795	1.796

【思考1】（1）测摆周期是通过测 $T_{30}$ 后求出 $T$ ，而不是直接测 $T$ ，这是为了　。

（2）实验数据说明，摆长一定时，摆的周期与物体的质量　　（填“有关”或“无关” $)$ 。这一结论，得到了老师的肯定。

【质疑2】为什么资料中要求用密度较大的小球做摆球呢？

【探究2】小科用 $D = 39.86 mm$ 、 $ρ = 0.08 g / c m^{3}$ 的乒乓球按上述实验方法测出 $T = 2.023 s$ 。

【思考2】摆长一定时，用乒乓球做实验测得的 $T$ 明显变大。其实，当摆球密度很小时，空气对摆周期的影响不可以忽略，因为摆球受到的外力 $- -$ 　　不可忽略了。

如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：

额定电压：5伏

额定功率：5瓦

光源类型： $LED$

锂电池输出电压：5伏

锂电池容量：4800毫安时

（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）

（1）若 $A$ 球内置的磁体下端为 $N$ 极，则 $B$ 球内置磁体上端为　　极；

（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；

（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为 $80 %$ ，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？