Question

（1）探究能力是物理學(xué)研究的重要能力之一，物體因繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)而具有的動(dòng)能叫轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的大小與物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度有關(guān)，為了研究砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能E_k與角速度ω的關(guān)系，某同學(xué)采用了下述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究：先讓砂輪由動(dòng)力帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)測(cè)得其角速度ω，然后讓砂輪脫離動(dòng)力，由于克服轉(zhuǎn)軸間摩擦力做功，砂輪最后停下，測(cè)出砂輪脫離動(dòng)力到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)n，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論．經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組ω和n如下表所示：

ω/rad?s-1	0.5	1	2	3	4
n	5.0	20	80	180	320
Ek/J

另外已測(cè)得砂輪轉(zhuǎn)軸的直徑為1cm，轉(zhuǎn)軸間的摩擦力為

10

π

N
①計(jì)算出砂輪每資助脫離動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，并填入上表中
②由上述數(shù)據(jù)推導(dǎo)出砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與角速度的關(guān)系式為

 

（2）應(yīng)用《伏安法測(cè)電阻》時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測(cè)量結(jié)果存在著誤差，而按圖中所示的電路進(jìn)行測(cè)量，則可以避免由電壓表和電流表內(nèi)阻所帶來(lái)的誤差．電流表和電壓表的量程分別用0～0.6A和0～3V檔．
①請(qǐng)?jiān)谙铝袡M線上簡(jiǎn)要寫(xiě)出還未完成的主要操作步驟，并用字母表達(dá)相應(yīng)測(cè)量值
a．閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂接2，調(diào)節(jié)R_p和R?_p，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出電流表和電壓表讀數(shù)I₂、U₂
b．保持R_p不變

 

②請(qǐng)推導(dǎo)出待測(cè)電阻R_x的表達(dá)式．
③用線把實(shí)物圖按電路圖連成測(cè)量電路，請(qǐng)將圖中未連的線完成．

Answer 1

分析：本題（1）①的關(guān)鍵是根據(jù)動(dòng)能定理找出動(dòng)能與轉(zhuǎn)軸克服摩擦力做功的關(guān)系式，然后求出克服摩擦力做的功即可；②題的關(guān)鍵是根據(jù)動(dòng)能定理找出動(dòng)能

E

k

與克服摩擦力做功的關(guān)系式，并將表中任意一組數(shù)據(jù)代入即可求出砂輪的質(zhì)量，然后即可求出動(dòng)能與角速度的表達(dá)式；題（2）的關(guān)鍵是將電流表看做一電阻，根據(jù)歐姆定律寫(xiě)出表達(dá)式，然后解出待測(cè)電阻表達(dá)式即可．

解答：解（1）①根據(jù)題意砂輪脫離動(dòng)力時(shí)的動(dòng)能為：

E

k

=

W

克

，而轉(zhuǎn)軸克服摩擦力做的功為：

W

克

=nf?2πr=n

10

π

πd=10nd
所以表中各空依次為：0.5、2、8、18、32；
②根據(jù)題意應(yīng)有：

E

k

=

1

2

m

v

2

=

1

2

m(r?w

)

2

根據(jù)動(dòng)能定理可知：

E

k

=

W

克

又

W

克

=n?

10

π

?2πr=20nr，
聯(lián)立有：

1

2

mw

2

=20nr
將n=5，w=0.5，

W

克

=0.5代入上式可得：m=4，
所以：

E

k

=2

w

2

（2）b、S₂接1，調(diào)節(jié)R?_p，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出此時(shí)電壓表和電流的讀數(shù)

I

1

、

U

1

；
②由歐姆定律可知U₂=I₂（R_x+R_p+R_A），

U

1

=

I

1

（R_p+R_A）
解得Rx=

U2

I2

-

U1

I1

③實(shí)物連線圖如圖中虛線所示：

故答案為：（1）①0.5、2、8、18、32，②

E

k

=2

w

2

（2）①S₂接1，調(diào)節(jié)R?_p，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出此時(shí)電壓表和電流的讀數(shù)

I

1

、

U

1

，
②Rx=

U2

I2

-

U1

I1

③如圖

點(diǎn)評(píng)：對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)物理規(guī)律寫(xiě)出有關(guān)各物理量的表達(dá)式，然后求出所要測(cè)量的物理量即可．