题目内容
15．为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某小组设计了如图甲所示的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，图中桌面高为h，O1、O2、A、B、C点在同一水平直线上．已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计．实验过程一：挡板固定在O1点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到A处，测量O1A的距离，如图甲所示．滑块由静止释放，落在水平面上的P点，测出P点到桌面右端的水平距离为x1；
实验过程二：将挡板的固定点移到距O1点距离为d的O2点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到C处，使O2C的距离与O1A的距离相等．滑块由静止释放，落在水平面上的Q点，测出Q点到桌面右端的水平距离为x2．
（1）为完成本实验，下列说法中正确的是D．
A．必须测出小滑块的质量 B．必须测出弹簧的劲度系数
C．必须测出弹簧的原长 D．弹簧的压缩量不能太小
（2）写出动摩擦因数的表达式μ=$\frac{{{x}_{1}}^{2}-{{x}_{2}}^{2}}{4dh}$（用题中所给物理量的符号表示）．
（3）小明在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面．为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，还需测量的物理量是滑块停止滑动的位置到B点的距离．
（4）某同学认为，不测量桌面高度，改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．此实验方案不可行（选填“可行”或“不可行”），理由是滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大．
分析 从实验操作的步骤可知，两种情况下弹簧做的功相等，物块滑出桌面时的动能是弹簧做功与摩擦力做功的和；求出滑块滑过不同距离下的摩擦力做的功，即可求出摩擦力的大小与摩擦因数的大小．
解答 解：（1、2）滑块离开桌面后做平抛运动，平抛运动的时间：t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$，
滑块飞行的距离：x=v•t
所以滑块第1次离开桌面时的速度：${v}_{1}={x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2h}}$…①
滑块第2次离开桌面时的速度：${v}_{2}={x}_{2}\sqrt{\frac{g}{2h}}$…②
滑块第1次滑动的过程中，弹簧的弹力和摩擦力做功，设弹簧做的功是W1，AB之间的距离是x，则：
${W}_{1}-μmgx=\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}$…③
滑块第1次滑动的过程中，W1-μmg•（x+d）…④
联立①②③④可得：$μmgd=\frac{1}{2}m（{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}）$，
解得：μ=$\frac{{{x}_{1}}^{2}-{{x}_{2}}^{2}}{4dh}$．
可知，要测定摩擦因数，与弹簧的长度、弹簧的劲度系数、以及滑块的质量都无关．要想让滑块顺利画出桌面，弹簧的压缩量不能太小．故D正确．
故选：D．
（3）小明在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面．为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，根据公式③可知，还需测量的物理量是滑块停止滑动的位置到B点的距离．
（4）改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，来测定小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．此实验方案是不可行的，原因是 滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大．
故答案为：（1）D；（2）$\frac{{{x}_{1}}^{2}-{{x}_{2}}^{2}}{4dh}$，（3）滑块停止滑动的位置到B点的距离；（4）不可行，滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大．
点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．
1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是（ ）| A． | 离子从电场中获得能量 | |
| B． | 离子由加速器的边缘进入加速器 | |
| C． | 加速电场的周期随粒子速度增大而增大 | |
| D． | 离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压有关 |
如图甲所示，物体以一定初速度从倾角α=37°的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3m，选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能E机随高度h的闭合如图乙所示．则物体上升过程中的加速度大小为10m/s2，物体回到斜面底端时的动能为10J．
为判断列车的运动情况，将一个小球悬挂在列车的天花板上，小球相对于列车稳定时位置如图所受，重力加速度大小为g，由此可判断列车正在（ ）| A． | 匀加速，加速度大小为gsinθ | B． | 匀加速，加速度大小为gtanθ | ||
| C． | 匀减速，加速度大小为gsinθ | D． | 匀减速，加速度大小为gtanθ |
如图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁，若再在斜面上加一物体m且M、m相对静止，此时小车受力的个数为（ ）
| A． | b光的波长最小 | |
| B． | 在同一介质中传播，a光的传播速度最小 | |
| C． | c光光子的能量最小 | |
| D． | 如果b光照射到某金属表面能发生光电效应，那么c光照射到该金属表面也一定能发生光电效应 |
如图所示的电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器．闭合开关S后，在滑片P从最左端向右移动到中间位置的过程中，下列说法正确的是（ ）| A． | 电流表A1和电流表A2的示数都变大 | |
| B． | 电路总功率变大，电压表V的示数不变 | |
| C． | 电路总功率变小，电压表V的示数不变 | |
| D． | 电流表A2和电压表V的示数都保持不变 |