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高2011级高三物理实验计算试题（2）
分 数 班级_______________姓名_______________
（本题共3小题，共18+18分）
1. 某实验小组设计了如图（a）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑 块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图（b）所示。滑块和位移传感器发射部分的总质量m=
2
kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ= （重力加速度g取10m/s）
位移传感器 接收部分
滑块 轨道 力传感器 位移传感器 发射部分 4 2 0 -2 1 F/N a/m·s -2
重物 （a）
（b） 2．为了测量一个量程0~3V、内阻约3kΩ的电压表V1的内电阻，提供的实验器材有： A．待测电压表V1；
B．电流表A1（0~0.6A，内阻约0.2Ω）
C．电压表V2（量程0—10V，内电阻约10kΩ）； D．滑动变阻器R1（0—50Ω，额定电阻0.5A）； E．定值电阻R=5kΩ；
F．电源E（电动势8V，内阻较小） G．开关一个，导线若干。
（1）在虚线框内画出正确的实验电路图（要求测量值尽可能精确，测量范围尽可能大一些，所使用的器材用相应的符号在电路图中标出）． （2）实验时需要测得的物理量有： （用符号表示并说明其物理意义）
（3）待测电压表内电阻表达式为Rx= (用（2）中符号表示）。
（1）
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3．为了研究过山车的原理，某兴趣小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为37°、长为l = 2.0m的粗糙倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除 AB 段以外都是光滑的。其AB 与BC 轨道以微小圆弧相接，如图所示．一个小物块以初速度v0＝4.0m/s从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰好沿 AB 方向，并沿倾斜轨道滑下．已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数 μ = 0.50．（g＝10m/s2、sin37°＝ 0.60、cos37° ＝0.80）
⑴求小物块到达A点时速度。
⑵要使小物块不离开轨道，并从轨道DE滑出，求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条 件？ ⑶为了让小物块不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道 AB，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件？
（2）
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参考答案
1. 0.5Kg 0.2 2. (1) （4分）如图 (2)电压表
U1V1的读数
RU1，电压表
V2的读数
U2（4分）
(3)
U2?U1（4分）
3. ⑴ 小物块做平抛运动，经时间 t 到达A处时，令下落的高度为h，水平分速度v0，竖直速度为vy，小物块恰好沿斜面AB方向滑下，则tan37° = vy/ v0 （2分）
得vy = 3 m/s，所以小物块到A点的速度为5m/s（2分） ⑵ 物体落在斜面上后，受到斜面的摩擦力 f = μFN = μmgcos37°（1分）
设物块进入圆轨道到达最高点时有最小速度v1，此时物块受到的重力恰好提供向心力，
2
令此时的半径为 R0，则mg = mv1/R0（2分）
物块从抛出到圆轨道最高点的过程中，根据动能定理有： mg(h + lsin37° – 2R0) – μmgcos37°·l = mv12/2 – mv02/2. （2分） 联立上式，解得R0 = 0.66m （1分）
若物块从水平轨道 DE 滑出，圆弧轨道的半径满足 R1 ≤ 0.66m（1分）
⑶ 为了让小物块不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道 AB，则物块上升的高度须小于或于
2
某个值R，则 mg(h + lsin37°) – μmgcos37°·l – mgR = 0 – mv0/2（2分） 解得R = 1.65m（1分）
物块能够滑回倾斜轨道 AB，则 R2 ≥ 1.65m（1分）
（3）
