题目内容

2.某同学用如图1所示的装置测量滑块的质量M及滑块与木板之间的动摩擦因数μ.一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与重物相连.开始实验时,滑块开始做匀加速运动,重物落地后,滑块再运动一段距离停在木板上(尚未到达滑轮处),打点计时器在纸带上打出一系列小点.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,重力加速度g=9.8m/s2.

图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9是计数点,每相邻两计数点间还有1个打点,计数点间的距离如图所示.
(1)纸带中相邻两计数点间的时间间隔为0.04 s.
(2)通过分析纸带数据,可判断重物在两相邻计数点4和5之间某时刻落地的.
(3)为使重物的重力在数值上近似等于滑块运动时受到的拉力,应满足的条件是重物的质量m远小于滑块的质量M.(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)
(4)重物质量m已知,为测量滑块的质量M,下列物理量中还应测量的有BC.(填入所选物理量前的字母)
A.木板的长度L                          
B.重物落地前滑块加速阶段的加速度a1
C.重物落地后滑块减速阶段的加速度a2
D.滑块运动的时间t
(5)重物落地后滑块减速阶段的加速度a2=3.0m/s2,滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.31.(保留两位有效数字)

分析 (1)根据电源的频率与计数点间的间隔数求出计数点间的时间间隔.
(2)重物落地前滑块做加速运动,重物落地后滑块做减速运动,根据纸带上计数点间的间隔大小分析答题.
(3)为使拉力等于重物的重力,重物的质量应远小于滑块的质量.
(4)根据实验原理应用牛顿第二定律分析答题.
(5)应用匀变速直线运动的推论求出滑块的加速度,然后求出动摩擦因数.

解答 解:(1)电源频率为50Hz,则打点的时间间隔是0.02s,两相邻计数点间还有一个点,则计数点间的时间间隔:t=0.02×2=0.04s;
(2)由图示纸带可知,第1到第4计数点间的距离逐渐增加,滑块做加速运动,第5个计数点后计数点间的距离减小,滑块做减速直线运动,则重物在第4与第5个计数点间落地.
(3)要使滑块受到的拉力等于重物的重力,重物的质量m应远小于滑块的质量M.
(4)在重物落地前,对重物与滑块组成的系统,由牛顿第二定律得:mg-μMg=(M+m)a1,
重物落地后,对滑块,由牛顿第二定律得:μMg=Ma2,解得:M=$\frac{m(g-{a}_{1})}{{a}_{1}+{a}_{2}}$,已知m,要测M,需要知道a1、a2,故选:BC;
(5)由匀变速直线运动的推论:△x=at2可知,重物落地后滑块减速阶段的加速度:a2=$\frac{{x}_{56}-{x}_{89}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0269-0.0125}{3×0.0{4}^{2}}$=3.0m/s2,
重物落地后,对滑块,由牛顿第二定律得:μMg=Ma2,动摩擦因数:μ=$\frac{{a}_{2}}{g}$=$\frac{3.0}{9.8}$≈0.31;
故答案为:(1)0.04;(2)4;5;(3)远小于;(4)BC;(5)3.0;0.31.

点评 本题考查了实验数据处理,知道实验原理、匀变速直线运动的推论是解题的关键;应用牛顿第二定律列方程求出滑块质量的表达式,根据表达式可以确定需要测量的量.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网