题目内容
14.测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示.AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切,C点在水平地面的垂直投影为C′.重力加速度为g.实验步骤如下:①用天平称出物块Q的质量m;
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的高度h;
③将物块Q在A点由静止释放,在物块Q落地处标记其落地点D;
④重复步骤③,共做10次;
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用刻度尺测量圆心到C′的距离s.
(1)用实验中的测量量表示:
(ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB=mgR;
(ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;
(ⅲ)在物块Q从B运动到C的过程中,物块Q克服摩擦力做的功Wf=mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;
(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=$\frac{R}{L}-\frac{{s}^{2}}{4hL}$.
(2)回答下列问题:
(ⅰ)实验步骤④⑤的目的是通过多次实验减小实验结果的误差.
(ii)已知实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其它的可能是圆弧轨道存在摩擦,接缝B处不平滑等 (写出一个可能的原因即可)
分析 (1)物块由A到B点过程,由动能定理可以求出物块到达B时的动能;
物块离开C点后做平抛运动,由平抛运动的知识可以求出物块在C点的速度,然后求出在C点的动能;
由B到C,由动能定理可以求出克服摩擦力所做的功;
由功的计算公式可以求出动摩擦因数.
(2)多次实验的目的是减小实验误差,误差偏大的原因是存在摩擦阻力
解答 解:(1)(i)从A到B,由动能定理得:mgR=EKB-0,则物块到达B时的动能EKB=mgR;
(ii)离开C后,物块做平抛运动;
水平方向有:s=vCt
竖直方向有:h=$\frac{1}{2}$gt2
物块在C点的动能为:EKC=$\frac{1}{2}$mvC2
解得:EKC=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$
(iii)由B到C过程中,由动能定理得:
-Wf=$\frac{1}{2}$mvC2-$\frac{1}{2}$mvB2,
克服摩擦力做的功为:Wf=mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;
(iV)B到C过程中,克服摩擦力做的功为:
Wf=μmgL=mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$,
则:μ=$\frac{R}{L}-\frac{{s}^{2}}{4hL}$;
(2)实验步骤④⑤的目的,是通过多次实验减小实验结果的误差;
实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其他的可能是圆弧轨道存在摩擦,接缝B处不平滑等.
故答案为:(1)(i)mgR;(ii)$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;(iii)mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;(iV)$\frac{R}{L}-\frac{{s}^{2}}{4hL}$;(2)(i)通过多次实验减小实验结果的误差;(ii)圆弧轨道存在摩擦,接缝B处不平滑等
点评 熟练应用动能定理、平抛运动规律、功的计算公式即可正确解题,学会根据实验数据来实验结果分析,注意实验误差不会没有,只能降低.
现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝,其规格如下表所示.
编号 | 材料 | 长度L/m | 横截面积S/mm2 |
A | 镍铬合金 | 0.80 | 0.80 |
B | 镍铬合金 | 0.50 | 0.50 |
C | 镍铬合金 | 0.30 | 0.50 |
D | 镍铬合金 | 0.30 | 1.00 |
E | 康铜丝 | 0.30 | 0.50 |
F | 康铜丝 | 0.80 | 0.80 |
(2)用螺旋测微器测量某一金属丝直径时的刻度如图乙,则该金属丝的直径为1.030mm.
(3)为测量某一种电阻丝单位长度上的电阻R0,某同学利用一段带有滑动片P且粗细均匀的电阻丝AB和下列器材做实验.
A.电流表:量程500mA,内阻4Ω;
B.电阻箱R':最大阻值99.9Ω,最小变量为0.1Ω;
C.定值电阻R:阻值为1.2Ω;
D.电源:电动势为6V,内阻r=0.4Ω;
E.开关S、导线若干.
实验时采用如图丙所示电路(虚线框中电路未画出),滑动片P与电阻丝接触良好,且AP长记为L,其他导线电阻不计.改变电阻丝连入电路的长度L,分别测出通过电阻丝的电流值如下表:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
L/m | 0.50 | 0.40 | 0.30 | 0.20 | 0.10 |
I/A | 0.83 | 0.96 | 1.11 | 1.39 | 1.78 |
$\frac{1}{I}$/A-1 | 1.20 | 1.04 | 0.90 | 0.72 | 0.56 |
②由$\frac{1}{I}$-L图象得出该电阻丝单位长度上的电阻R0=9.6Ω.
③请将实验电路图中虚线框中电路补充完整.要求:无论P滑至何处,电流表均安全,并且尽可能准确地测出上表中的电流值.此时电阻箱R'连入电路的阻值为1Ω.
A. | 悬线竖直,FT=mg | B. | 悬线倾斜,FT=mg | ||
C. | 悬线竖直,FT<mg | D. | 无法确定FT的大小和方向 |
A. | 质点运动的加速度为零,则速度为零,速度变化也为零 | |
B. | 质点速度变化率越大,则加速度越大 | |
C. | 位移的方向就是质点运动的方向 | |
D. | 质点某时刻的加速度不为零,则该时刻的速度也不为零 |
A. | 1 s末的速度大小为6 m/s | B. | 3 s末的速度为零 | ||
C. | 2 s内的位移大小是12 m | D. | 5 s内的位移大小是10 m |