题目内容
15.如图1所示,装有两个光电门的木板固定在水平桌面上,带有窄遮光片(宽度为d)的滑块被一端固定的弹簧经压缩后弹开,依次经过两光电门,光电门有两种计时功能,既可以记录遮光片到达两光电门的时间差t,又可以分别记录在两光电门处的遮光时间△tA和△tB(在本题各次实验中,滑块运动到A前已脱离弹簧)(1)遮光片经过A时的速度大小为$\frac{d}{△{t}_{A}}$(选用d、t、△tA或△tB表示);
(2)利用实验中测出的d、△tA、△tB和AB间距s,写出滑块与木板间的动摩擦因数表达式μ=$\frac{(\frac{d}{△{t}_{A}})^{2}-(\frac{d}{△{t}_{B}})^{2}}{2gs}$(重力加速度为g);
(3)将光电门A固定,调节B的位置,每次都使物块将弹簧压到同一位置O后由静止释放,记录各次t值并测量AB间距s,作出$\frac{s}{t}$-t关系图线如图2,该图线纵轴截距的物理意义是挡光片经过光电门A时的速度,利用该图线可以求得滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.24(重力加速度g取10m/s2,结果保留两位有效数字).
分析 (1)利用平均速度代替瞬时速度求得经过A点的速度
(2)利用平均速度代替瞬时速度求得B点的速度,根据速度位移公式求得加速度,利用牛顿第二定律求得摩擦因数
(3)由位移时间关系式整理得到$\frac{s}{t}$-t图线的表达式,并找出图线的斜率和加速度关系.
解答 解:(1)根据平均速度等于瞬时速度可知遮光片经过A时的速度大小为vA=$\frac{d}{△{t}_{A}}$
(2)经过B点的速度${v}_{B}=\frac{d}{△{t}_{B}}$
根据牛顿第二定律可知-μmg=ma,解得a=μg
在AB段根据速度位移公式可知${v}_{B}^{2}{-v}_{A}^{2}=2as$
联立解得μ=$\frac{(\frac{d}{△{t}_{A}})^{2}-(\frac{d}{△{t}_{B}})^{2}}{2gs}$
(3)若某同学做该实验时误将光电门乙的位置改变多次,光电门A的位置保持不变,画出$\frac{s}{t}$-t图线后,得出的纵坐标截距的物理含义为滑块经过光电门A时的瞬时速度
加速度为:a=$\frac{△v}{△t}=2.4m/{s}^{2}$
根据a=μg可知$μ=\frac{a}{g}=0.24$
故答案为:(1)$\frac{d}{△{t}_{A}}$ (2)$\frac{(\frac{d}{△{t}_{A}})^{2}-(\frac{d}{△{t}_{B}})^{2}}{2gs}$
(3)挡光片经过光电门A时的速度 0.24
点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,抓住利用平均速度代替瞬时速度,明确$\frac{s}{t}-t$图象中斜率的含义
练习册系列答案
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