题目内容

17.如图甲所示,某实验小组利用图示装置来完成力学中的某个探究实验,部分步骤如下:
(1)按图甲将器材连接好,其中滑轮与滑块之间的细线和木板均处于水平状态;
(2)在托盘内加砝码,当托盘和砝码的总质量为m时,轻推滑块,滑块恰好做匀速直线运动,称出滑块的质量为M,不计纸带与打点计时器之间的摩擦,重力加速度为g,则滑块与长木板间的动摩擦因数μ=$\frac{m}{M}$;
(3)本实验采用电磁打点计时器进行探究,在拨动学生电源开关前,图乙中存在一个明显错误,请指出:电压太高;
(4)撤去托盘和砝码,取下细线,先接通电源,再轻推滑块,使滑块获得一定初速度后撤去外力,滑块运动过程中打出一条纸带,截取纸带的最后一段,如图丙所示,则纸带的运动方向为b→a(填“a→b”或“b→a”);
(5)实验结束,整理仪器.

分析 据该实验的实验原理,平衡摩擦力和滑动摩擦力公式求摩擦因数;据打点计时器的工作原理使用知道错误;

解答 解:(2)由于小车匀速运动,所以钩码的重力等于小车的滑动摩擦力,即mg=μMg
所以μ=$\frac{m}{M}$
(3)打点计时器的工作电压是4-6V,而乙图中的工作电压过高,故应选择4-6V 的交流电.
(4)据题可知,纸带做减速运动,所以相同的时间内位移逐渐减小,所以纸带应向左运动,即由b→a.
故答案为:(2)$\frac{m}{M}$   (3)电压太高  (4)b→a

点评 要明确此题在验证合外力的功与动能变化间的关系中用到的原理,围绕实验原理,明确实验目的,根据相应的物理规律可知需要测量的物理量及实验时的注意事项.

练习册系列答案
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3.如图a所示为“研究加速度与质量关系”的实验装置.小车和车上砝码的总质量M,保持吊盘和盘中物块的总质量m不变,主要实验步骤如下:
a.平衡摩擦力:先不放小吊盘,在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木块,并反复移动其位置,直到用手轻拨小车,打点计时器能打出一系列均匀的点,关闭电源.
b.吊上小吊盘,放入适当的物块,将小车停在打点计时器附近,接通电源,后释放小车,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,关闭电源.
c.改变小车中砝码的质量,重复步骤b.
d.在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1,s2,s3,…求出相应的加速度a.

完成下列填空:
①如图d给出的是实验中获取的一条纸带的一部分,A、B、C、D、E 是计数点,计数点间的距离如图所示,相邻计数点间时间间隔0.1s,根据图中数据可得,打下C点时小车的瞬时速度大小为0.48m/s,运动过程中小车的加速度大小为0.79m/s2(结果保留2位有效数字).

②甲同学以$\frac{1}{M}$为横坐标,a为纵坐标,在坐标纸上作出a-$\frac{1}{M}$的图线的示意图如b所示,图线上部弯曲的原因是:没有满足M>>m
③乙同学以M为横坐标,$\frac{1}{a}$为纵坐标,在坐标纸上作出$\frac{1}{a}$-M关系图线的示意图可能会是图c中甲(选填“甲”或“乙”或“丙”)
④设图c中的图线斜率为k,则吊盘和盘中物块的总质量m=$\frac{1}{kg}$.(用题中物理量的符号表示,重力加速度为g)

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