某同學(xué)設(shè)計了一個測量物體質(zhì)量的裝置，如圖所示，其中P是光滑水平面，A是質(zhì)量為M的帶夾子的已知質(zhì)量金屬塊，Q是待測質(zhì)量的物體（可以被A上的夾子固定）．已知該裝置的彈簧振子做簡諧運動的周期為T=2π
m
k
（數(shù)量級為100s），其中m是振子的質(zhì)量，K是與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)的常數(shù)．
（1）為了達到實驗?zāi)康倪�需要提供的實驗器材是：
秒表
秒表
；
（2）簡要寫出測量方法及所需測量的物理量（用字母表示）
①
不放Q時用秒表測出振子振動30次的時間t1；（或者測出振子的周期T1）
不放Q時用秒表測出振子振動30次的時間t1；（或者測出振子的周期T1）
；
②
將Q固定在A上，用秒表測出振子振動30次的時間t2（或者測出振子的周期T2
將Q固定在A上，用秒表測出振子振動30次的時間t2（或者測出振子的周期T2
；
（3）用所測物理量和已知物理量求解待測物體質(zhì)量的計算式為m=
t22-t12
t12
M或
T22-T12
T12
M；
t22-t12
t12
M或
T22-T12
T12
M；
；
（4）如果這種裝置與天平都在太空站中使用，則
B
B

A．這種裝置不能用來測質(zhì)量，天平仍可以用來測質(zhì)量
B．這種裝置仍可以用來測質(zhì)量，天平不能用來測質(zhì)量
C．這種裝置和天平都可以用來測質(zhì)量
D．這種裝置和天平都不能用來測質(zhì)量．
分析：測量出多組周期值，然后根據(jù)題目中彈簧振子做簡諧運動的周期公式T=2π
m
k
列式求解．
如果這種裝置與天平都在太空站中使用，裝置處于完全失重狀態(tài)，彈簧振子的周期不變．
解答：解：（1）測量時間要用秒表；
（2）根據(jù)彈簧振子做簡諧運動的周期公式：m=
kT2
4π2

從公式中可以看出，物體的質(zhì)量與振子的震動周期有關(guān)，故需要測量它的振動周期．測量方法及所需測量的物理量：
①不放Q時用秒表測出振子振動20次（或50次）的時間t1，（或測出振子的周期T1），
②將Q固定在A上，用秒表測出振子振動20次（或50次）的時間t2，（或測出振子的周期T2）
（3）兩次測量對應(yīng)的公式：
M=
kT
2
1
4π2
            ①
M+m=
kT
2
2
4π2
          ②
聯(lián)立①②式，解得：m=
t22-t12
t12
M或
T22-T12
T12
M；
（4）如果這種裝置與天平都在太空站中使用，由于裝置處于完全失重狀態(tài)，物體對支持面沒有壓力，所以天平不能用來測質(zhì)量．
彈簧振子的周期不變，這種裝置仍可以用來測質(zhì)量．
故選B．
故答案為：（1）秒表
（2）①不放Q時用秒表測出振子振動30次的時間t1；（或者測出振子的周期T1）
②將Q固定在A上，用秒表測出振子振動30次的時間t2（或者測出振子的周期T2
（3）
t22-t12
t12
M或
T22-T12
T12
M；
（4）B
點評：本題屬于創(chuàng)新性的實驗題，這類題目首先要理解實驗設(shè)計的原理，然后根據(jù)實驗的原理進行解答．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?懷化二模）在研究性學(xué)習中，某同學(xué)設(shè)計了一個測量導(dǎo)電紙的導(dǎo)電膜厚度的實驗，該同學(xué)從資料上查得導(dǎo)電紙導(dǎo)電膜材料的電阻率為ρ，并利用下列器材完成了這個實驗：
A．電源E（電動勢為12V，內(nèi)阻不計）
B．木板N（板上放有導(dǎo)電紙一張，導(dǎo)電膜向上），兩個金屬條a、b（平行放置在導(dǎo)電紙上，與導(dǎo)電紙接觸良好，用作電極，其電極長度與導(dǎo)電紙寬度相同）
C．滑線變阻器R（其總阻值小于兩平行電極間導(dǎo)電紙的電阻）
D．毫米刻度尺
E．電壓表V（量程為6V，內(nèi)阻約3kΩ）
F．電流表A（量程為0.6A，內(nèi)阻忽略不計）
G．開關(guān)K，導(dǎo)線若干．
①請用上述器材設(shè)計實驗電路．在虛線框中畫出實驗電路原理圖．
②實驗中應(yīng)測定的物理量是：
導(dǎo)電膜的長度L1、寬度L2、電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I
導(dǎo)電膜的長度L1、寬度L2、電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I
．
③計算導(dǎo)電膜厚度h的公式是：
h=
ρL1I
L2U
h=
ρL1I
L2U
．（用ρ和測得物理量的符號表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)（1）某同學(xué)設(shè)計了一個測量物體質(zhì)量的裝置，如圖1所示，其中P是光滑水平軌道，A是質(zhì)量為M的帶夾子的已知質(zhì)量金屬塊，Q是待測質(zhì)量的物體（可以被A上的夾子固定）．已知該裝置的彈簧振子做簡諧運動的周期為T=2π
m/k
，其中m是振子的質(zhì)量，k是與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)的常數(shù)．
①簡要寫出測量方法及所需測量的物理量（用字母表示）
A．
 

B．
 

②用所測物理量和已知物理量求解待測物體質(zhì)量的計算式為m=
 
．
（2）物體因繞軸轉(zhuǎn)動而具有的動能叫轉(zhuǎn)動動能，轉(zhuǎn)動動能的大小與物體轉(zhuǎn)動的角速度有關(guān)．如圖2所示，為了研究某一砂輪的轉(zhuǎn)動動能Ek與角速度ω和關(guān)系，可采用下述方法：先讓砂輪由動力帶動勻速旋轉(zhuǎn)，測行其角速度ω，然后讓砂輪脫離動力，由于克服轉(zhuǎn)軸間摩擦力做功，砂輪最后停下．測出脫離動力到停止轉(zhuǎn)動砂輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)n，測得幾組不同的ω和n如下表所示：
ω（rad/s） 0.5 1 2 3 4
N 5 20 80 180 320
Ek（J）
另外已測得砂輪轉(zhuǎn)軸的直徑為1cm，轉(zhuǎn)軸間的摩擦力為
10
π
N．
①試計算出每次脫離動力時砂輪的轉(zhuǎn)動動能，并填入上表中
②試由上述數(shù)據(jù)推導(dǎo)出該砂輪轉(zhuǎn)動動能Ek與角速度ω的關(guān)系式Ek=
 

③若脫離動力后砂輪角速度為2.5rad/s，則它轉(zhuǎn)過45轉(zhuǎn)后角速度為
 
rad/s．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

Ⅰ（1）某同學(xué)設(shè)計了一個測量物體質(zhì)量的裝置，如圖1所示，其中P是光滑水平面，A是質(zhì)量為M的帶夾子的已知質(zhì)量金屬塊，Q是待測質(zhì)量的物體．已知該裝置的彈簧振子做簡諧振動的周期為T=2π
m
k
，其中m是振子的質(zhì)量，K是與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)的常數(shù)，當只有A物體振動時，測得其振動周期為T1，將待測物體Q固定在A上后，測得振動周期為T2，則待測物體的質(zhì)量為
 
．
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如果這種裝置與天平都在太空站中使用，
A．天平仍可以用來測質(zhì)量，這種裝置不能用來測質(zhì)量
B．這種裝置仍可以用來測質(zhì)量，天平不能用來測質(zhì)量
C．這種裝置和天平都可以用來測質(zhì)量
D．這種裝置和天平都不能用來測質(zhì)量
（2）某課題研究小組，收集了數(shù)碼相機、手機等用舊了的各種類型的電池，及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈．現(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R0（約為2kΩ），二是手機中常用的鋰電池（電動勢E標稱值為3.7V，允許最大放電電流為100mA）．在操作臺上還準備了如下實驗器材：
A．電壓表V（量程4V，電阻RV約為4.0kΩ）
B．電流表A1（量程100mA，電阻RA1約為5Ω）
C．電流表A2（量程2mA，電阻RA2約為50Ω）
D．滑動變阻器R1（0～20Ω，額定電流1A）
E．電阻箱R2（0～999.9Ω，最小分度值0.1Ω）
F．開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干
Ⅱ（1）為了測定電阻R0的阻值，小組的一位成員，設(shè)計了如圖2所示的電路原理圖并選取了相應(yīng)的器材（電源用待測的鋰電池），其設(shè)計或器材選取中有不妥之處，你認為應(yīng)該怎樣調(diào)整？
 
．
（2）在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電流表A1已損壞，請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r．
①請你在圖3方框中畫出實驗電路圖（標注所用器材符號）
②為了便于分析，一般采用線性圖象處理數(shù)據(jù)，請寫出與線性圖象對應(yīng)的相關(guān)物理量間的函數(shù)關(guān)系式
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某同學(xué)設(shè)計了一個測量金屬絲電阻率的實驗方案，實驗室提供的器材有：
A．電流表G（內(nèi)阻Rg=99Ω，滿偏電流Ig=3mA）
B．電流表A（內(nèi)阻約為0.2Ω，量程為0?0.6A）
C．螺旋測微器
D．電阻箱R0（0-9999Ω，0.5A）
E．滑動變阻器R（5Ω，2A）
F．干電池組（6V，0.05Ω）
G．一個開關(guān)和導(dǎo)線若干
他進行了以下操作：
（1）用多用電表粗測金屬絲的阻值：當用“x1OΩ”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，他應(yīng)該換用
 
擋（填“x1Ω”或“x1OOΩ”），換擋并進行一系列正確操作后，指針靜止時如圖1所示，則金屬絲的阻值約為
 
Ω．
（2）該同學(xué)為了較精確測量金屬絲的阻值，設(shè)計了如圖2實驗電路，其中將電流表G 與電阻箱串聯(lián)改裝成量程為0～3V的電壓表，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0=
 
Ω．請根據(jù)提供的器材和實驗需要，將該同學(xué)設(shè)計的電路圖補畫完整．
（3）實驗數(shù)據(jù)的測量與電阻率的計算，如果金屬絲的長度用L表示，直徑用d表示，電路閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置，電流表C的示數(shù)為I1，電流表A的 示數(shù)為I2，請用已知量和測量量寫出計算金屬絲電阻率的表達式ρ
 
．精英家教網(wǎng)

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