Question

（1）某同学利用如图1所示的装置，探究水平面上两物体间滑动摩擦力f与正压力F_N之间的关系，按照正确的操作步骤，适当添加钩码，使其能够带动小车向右运动．
①实验中小车的运动是否必须为匀速直线运动？
答：

否

（填“是”或者“否”）
②实验中用来表示滑动摩擦力f大小的是：

D

；表示两物体间正压力F_N大小的是

C

（填选项符号）
A．钩码重力   B．小车、木块和砝码重力   C．木块和砝码总重力   D．弹簧秤读数
（2）如图2所示为加速度传感器装置，两个完全相同的轻弹簧之间连接一滑块，两轻弹簧分别与装置左、右端连接，滑块处于装置内光滑水平面上，滑块与变阻器的金属滑片P固定在一起，电压表通过导线一端与变阻器中点O连接，另一端与滑片P连接，装置处于静止状态，滑片P位于变阻器正中央．已知两个弹簧的劲度系数均为k，滑块质量为m，电源电动势为E，内阻为r，变阻器总阻值为R₀、全长为l，电压表为理想电压表，不计滑片质量和空气阻力，现让装置在水平方向作匀速直线运动，电压表读数在合适的范围内，如果将电压表上刻度改为相应加速度数值，则成为加速度计．
①电压表的示数最大值不得小于

R0E

2(R0+r)

②当加速度大小为a时，电压表读数为U，请写出a的表达式a=

2kl(R0+r)U

mR0E

③若电源使用较长时间后，电动势E减小，内阻r增大，该加速度计读数与实际值比较：

偏小

（填“偏大”、“偏小”或“一致”）

Answer 1

分析：（1）木块和砝码整体受重力、支持力、弹簧秤对其向左的拉力、小车对其向右的滑动摩擦力，根据平衡条件列式求解．
（2）①电压表读数等于滑动变阻器上触头P与中央的电阻分得的电压，根据闭合电路欧姆定律列式求解即可；
②先根据胡克定律求解行变量；然后结合闭合电路欧姆定律列式求解；
③根据第2小问的表达式进行讨论即可．

解答：解：（1）①以木块和砝码整体为研究对象，由于其一直处于平衡状态，与小车运动状态无关，故小车不一定要做匀速直线运动；
②木块和砝码整体受重力、支持力、弹簧秤对其向左的拉力、小车对其向右的滑动摩擦力，根据平衡条件，有：
竖直方向：N=G
水平方向：F=f
即支持力等于整体的重力，弹簧秤的拉力等于滑动摩擦力；
由于作用力与整体受到的支持力是相互作用力，根据牛顿第三定律，等大、反向、共线；故正压力等于整体的重力；
不管小车如何运动，勾码和木块整体处于平衡状态，合力为零，故滑动摩擦力一定等于弹簧秤的读数；压力等于勾码和木块整体的重力；
（2）①电压表读数的最大值为：U_m=I?

R0

2

=

E

r+R0

×

R0

2

=

R0E

2(R0+r)

故电压表刻度盘示数的最大值不得小于

R0E

2(R0+r)

②根据胡克定律，有：2kx=ma
故电压为：U=IR=

E

r+R0

×

xR0

l

由以上两式联立解得：a=

2kl(R0+r)U

mR0E

③a=

2kl(R0+r)U

mR0E

，若实际E变大，实际r变小，则实际加速度偏大，故加速度的测量值偏小；
故答案为：
（1）①否；②D，C；
（2）①

R0E

2(R0+r)

；②

2kl(R0+r)U

mR0E

；③偏小．

点评：本题第一小题关键明确木块和钩码整体处于平衡状态；第二问关键明确加速度计的测量原理，结合闭合电路欧姆定律、胡克定律和牛顿第二定律列式分析．