题目内容
4.一同学设计了一个如图1所示的装置来测定滑块与水平木板间的动摩擦因数,其中A为滑块,B和C是钩码,个数可调.A的左端与打点计时器的纸带(未画出)相连,通过打点计时器打出的纸带测出系统的加速度.实验中该同学在钩码总质量(m+m′=m0)保持不变的条件下,多次改变m和m′的钩码个数,不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦.(1)实验中除电磁打点计时器、纸带、若干个质量均为50g的钩码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线外,为了完成本实验,还应有BD(填序号).
A.毫米刻度尺 B.秒表
C.低压交流电源 D.天平
(2)实验中该同学得到一条较为理想的纸带,如图2所示.现从清晰的O点开始,毎隔4个点取一计数点(中间4个点没画出),分别记为A、B、C、D、E、F.测得各计数点到O点的距离分别为OA=1.61cm,OB=4.02cm,OC=7.26cm,OD=11.30cm,OE=16.14cm,OF=21.80cm,打点计时器打点频率为50Hz.由此纸带可得到打E点时滑块的速度v=0.53m/s,此次实验滑块的加速度a=0.81m/s2.(结果均保留两位有效数字)
(3)在实验数据处理中,该同学以m为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如图3所示的实验图线,由此可知滑块与木板间的动摩擦因数?=0.30.(g取10m/s2,保留两位有效数字)
分析 (1)本实验中需要交流电源和长度的测量工具
(2)每隔4个点取一计数点,相邻计数点之间的时间间隔为0.1s,由匀加速规律可得,用平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解速度、用△x=at2求解加速度
(3)对系统应用牛顿第二定律,得到图线的纵轴截距为-μg,可解得动摩擦因数
解答 解:(1)A、打点计时器通过打点即可知道时间,故不需要秒表,故A错误.
B、实验需要测量两点之间的距离,故需要毫米刻度尺和,故B正确.
C、本实验中可以不测滑块的质量,而且砝码的质量已知,故天平可以不选,故C错误.
D、打点计时器要用到低压交流电源,故D正确.
故选:BD
(2)每隔4个点取一计数点,相邻计数点之间的时间间隔为0.1s,故用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得:
DF=OF-OD=21.80-11.30cm=10.50cm=0.105m
vE=$\frac{DF}{2T}=\frac{0.105}{2×0.1}$m/s=0.53m/s;
xCF=xOF-xOC=21.8-7.26cm=14.54cm=0.1454m
由△x=at2可得:
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{0.{3}^{2}}$=0.81m/s2
(3)对ABC系统应用牛顿第二定律可得:a=$\frac{mg-μ(M+m′)g}{M+{m}_{0}}$=$\frac{(1+μ)mg}{M+{m}_{0}}$
所以,a--t图象中,纵轴的截距为-μg,故-μg=-3,μ=0.30
故答案为:(1)BD(2)0.53;0.81(3)0.30
点评 熟悉纸带的处理方法,注意时间的数值和长度的单位、逐差法等;对于图象问题,注意分析截距、斜率、面积等的含义
练习册系列答案
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