题目内容
13.某同学设计了一个如图1所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数,其中A为滑块,B和C是质量可调的砝码,不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦,装置水平放置.实验中该同学在砝码总质量(m+m′=m0)保持不变的条件下,改变m和m′的大小,测出不同m下系统的加速度,然后通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数.(1)该同学手中有打点计时器、纸带、质量已知且可随意组合的砝码若干、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线,为了完成本实验,得到所要测量的物理量,还应有BD.
A.秒表 B.毫米刻度尺 C.天平 D.低压交流电源
(2)实验中,该同学得到一条较为理想的纸带,如图2所示,从清晰的O点开始,每隔4个点取一计数点(中间4个点没画出),分别记为A、B、C、D、E、F,各计数点到O点的距离为OA=1.61cm,OB=4.02cm,OC=7.26cm,OD=11.30cm,OE=16.14cm,OF=21.80cm,打点计时器打点频率为50Hz,则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v=0.52m/s,此次实验滑块的加速度a=0.81m/s2.(结果均保留两位有效数字)
(3)在实验数据处理中,该同学以m为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如图3所示的实验图线,结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.3.(g取10m/s2)
分析 (1)需要交流电源和长度的测量工具;
(2)每隔4个点取一计数点,相邻计数点之间的时间间隔为0.1s,由匀加速规律可得,用平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解速度、用△x=at2求解加速度;
(3)对系统应用牛顿第二定律,得到图线的纵轴截距为-μg,可解得动摩擦因数.
解答 解:(1)A、打点计时器通过打点即可知道时间,故不需要秒表,故A错误.
B、实验需要测量两点之间的距离,故需要毫米刻度尺,故B正确.
C、本实验中可以不测滑块的质量,而且砝码的质量已知,故天平可以不选,故C错误.
D、打点计时器要用到低压交流电源,故D正确.
故选:BD;
(2)每隔4个点取一计数点,相邻计数点之间的时间间隔为0.1s,故用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得:
vD=$\frac{OF-OB}{4T}$=$\frac{21.80-4.02}{0.4}$×10-2m/s=0.44m/s
同理可求,
vC=$\frac{0E-0A}{4T}$=$\frac{16.14-1.61}{0.4}$=×10-2m/s=0.36m/s
由匀变速运动规律得:
vD=$\frac{{V}_{C}+{V}_{E}}{2}$所以:
vE=2vD-vC=0.88-0.36m/s=0.52m/s
由△x=at2可得:
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{0C}}{0.32}$=0.81m/s2
(3)对ABC系统应用牛顿第二定律可得:
a=$\frac{mg-μ(M+m′)g}{M+{m}_{0}}$=$\frac{mg(1+μ)}{M+{m}_{0}}$-μg
所以,a-m图象中,纵轴的截距为-μg,故-μg=-3,μ=0.3
故答案为:(1)BD;(2)0.52;0.81;(3)0.3
点评 熟悉纸带的处理方法,注意时间的数值和长度的单位、逐差法等;对于图象问题,注意分析截距、斜率、面积等的含义.
| A. | 压力和支持力的方向总是垂直于接触面的 | |
| B. | 微小的力不能使坚硬的物体发生形变,所以就没有弹力产生 | |
| C. | 弹簧测力计在称过重物后指针恢复到零刻度属于弹性形变 | |
| D. | 只有发生弹性形变的物体,才会对它所接触的物体产生弹力的作用 |
| A. | g′:g=5:1 | B. | g′:g=1:5 | C. | M星:M地=1:20 | D. | M星:M地=1:80 |
| A. | 物体开始下落时,速度为零,加速度也为零 | |
| B. | 物体下落过程中,速度的变化率是个恒量 | |
| C. | 物体做自由落体时,不受任何外力 | |
| D. | 不同物体在同一地点做自由落体运动的加速度是不同的 |