题目内容

11．在探究测定摩擦因数实验中，某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽（滑槽末端与桌面相切），B是质量为m的滑块（可视为质点）．
第一次实验，如图（a）所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；
第二次实验，如图（b）所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P'点，测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2；

（1）在第二次实验中，滑块在滑槽末端时的速度大小为${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2H}}$（用实验中所测物理量的符号表示，已知重力加速度为g）
（2）通过上述测量和进一步的计算，可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ，下列能引起实验误差的是ACD
（A）H的测量  （B）h的测量       （C）L的测量       （D） x2的测量
（3）若实验中测得h=15cm、H=25cm、x1=30cm、L=1Ocm，x2=20cm，则滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.5．

分析 （1）由平抛运动的知识求得速度的大小．
（2）凡影响到速度大小的求解的量均会引起实验误差．
（3）先列出μ的表达式，代入数据计算即可．

解答 解：（1）滑块在滑槽末端时的速度大小为：v1=$\frac{{x}_{1}}{t}$   ①
${v}_{2}=\frac{{x}_{2}}{t}$      ②
 由竖直方向有：$H=\frac{1}{2}g{t}^{2}$   ③
由①②③式求得：v1=x1$\sqrt{\frac{g}{2H}}$
（2）第一次测的速度为：${V}_{1}={x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2H}}$------------------------④
  物体在水平桌面上运动，由动能定理：$-umgL=\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$---⑤
 由③④⑤式可得：$u=\frac{{x}_{1}^{2}-{x}_{2}^{2}}{4HL}$  由表达式可知会引起误差的是H的测量、L的测量、和x2的测量；
故选：ACD
（3）由$u=\frac{{x}_{1}^{2}-{x}_{2}^{2}}{4HL}$=$\frac{0．{3}^{2}-0．{2}^{2}}{4×0.25×0.1}=0.5$
故答案为：（1）${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2H}}$；（2）ACD；（3）0.5

点评 该实验有一定的创新性，其实很多复杂的实验其实验原理都是来自我们所学的基本规律，这点要在平时训练中去体会．

练习册系列答案
相关题目
5．关于参考系，下述说法正确的是（　　）
A．参考系必须选择静止不动的物体
B．任何物体都可以被选作参考系
C．一定要选地球为参考系
D．参考系必须是和地面连在一起的物体
2．实验室里有一捆铜导线，某同学在学习了电阻定律之后想通过实验测定这捆导线的实际长度．

（1）该同学想利用伏安法测出这捆铜导线的电阻，为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测导线的电阻，采用“×10”挡，调零后进行测量时发现指针偏角非常大，进一步测量应换用×1挡，调零后测量．
（2）该同学进一步利用如图所示电路测这捆铜导线的电阻Rx，可供使用的器材有：
电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω，
电压表：量程3V，内阻约9kΩ，
滑动变阻器R1：最大阻值10Ω
滑动变阻器R2：最大阻值100Ω
电源：三节干电池．
开关导线若干．
回答下列问题：
①实验中滑动变阻器应选R1（填R1或R2），闭合开关S前应将滑片移至a端（填a或b）．
②调节滑动变阻器，当电压表读数为1.7V时，电流表读数为0.50A，则这捆导线的电阻的测量值为3.4Ω，由于实验中所用电表不是理想电表，电阻的测量值比真实值偏小．
（3）该同学刮去一小段铜导线的包皮，用螺旋测微器测量铜芯的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件B（选填“A”、“B”、“C”或“D”）．从图中的示数可读出铜芯的直径为1.200mm．
（4）该同学查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω•m，再利用上面所测的数值，可算出这捆导线实际长度为226 m（结果保留三位有效数字）．
19．速度相同的一束粒子（不计重力）经速度选择器射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（　　）
A．该束带电粒子带正电
B．速度选择器的P1极板带负电
C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于$\frac{E}{{B}_{1}}$
D．若粒子在磁场中运动半径越大，则该粒子的比荷越小
6．某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准．如图甲所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱．容器内表面长a=40cm，宽b=20cm，高c=10cm．将水样注满容器后，进行以下操作：

（1）分别用多用电表欧姆挡的“×1k”、“×100”两档粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图乙所示，则所测水样的电阻约为3000Ω．
（2）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：
A．电流表（量程5mA，电阻RA为50Ω）
B．电压表（量程15V，电阻R v约为10kΩ）
C．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
D．电源（12V，内阻约10Ω）
E．开关一只、导线若干
请在答题卷相应位置的实物图中完成电路连接（用笔划导线）．
（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出一系列数据如表所示，请在在答题卷相应位置的坐标纸中作出U-I关系图线．
U/V2.03.86.88.010.211.6
I/mA0.731.362.202.893.664.15
（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为137.2Ω•m．
16．图示为某学习兴趣小组“探究滑块与木板之间的动摩擦因数”的实验装置，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，其一端与通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托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．
（1）通过实验得到一条理想的纸带，并通过纸带上的点求得滑块的加速度为a，若在球加速度的过程中所选的相邻计数点间均有四个计时点，则相邻计数点间的时间间隔为0.1s．
（2）为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有CD．（填所选物理量前的字母）
A．滑块运动的时间t       B．木板的质量m1
C．滑块的质量m2          D．托盘和砝码的总质量m3
（3）滑块与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$（用前面所测物理量的字母表示，重力加速度为g）．
3．测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示．AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C′．重力加速度为g．实验步骤如下：
①用天平称出物块Q的质量m；
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的高度h；
③将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；
④重复步骤③，共做10次；
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C′的距离s．
（1）用实验中的测量量表示：
（ⅰ）物块Q到达B点时的动能EkB=mgR；
（ⅱ）物块Q到达C点时的动能EkC=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$；
（ⅲ）在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf=mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$；
（ⅳ）物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=$\frac{R}{L}$-$\frac{{s}^{2}}{4hL}$．
（2）回答下列问题：
（ⅰ）实验步骤④⑤的目的是是通过多次实验减小实验结果的误差．
（ii）已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等（写出一个可能的原因即可）
20．在一次放风筝过程中，悬停在45m高处的风筝由于风筝线的突然断裂而下落．风筝从开始下落到着地经历的时间可能是（　　）
A．1sB．2sC．3sD．9s
1．物理学知识在生产、生活中有广泛的应用，下列说法中正确的是（　　）
A．家用电磁炉利用涡流产生的热量蒸煮实物
B．家用电饭锅利用了电流的热效应
C．高频扼流圈的主要作用是“通低频，阻高频”
D．回旋加速器利用电磁感应原理来加速带电粒子

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