题目内容

14.如图1是测定水平面和小物块之间的动摩擦因数的实验装置,曲面AB与水平面相切与B点且固定,带有遮光条的小物块自曲面上某一点静止释放,最终停留在水平面上C点,P为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g,
(1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图2所示,则遮光条的宽度d=0.955cm;
(2)实验中除了测定遮光条的宽度外,还必需测量的物理量有BC.
A.小物块质量m
B.遮光条通过光电门的时间t
C.光电门到C点的距离
D.小物块释放点的高度h
(3)为了减小实验误差,某同学采用图象法来处理实验数据,图象如图3所示,已知该图线的斜率为k,则可求出水平面与小物块之间的动摩擦因数μ=$\frac{k{d}^{2}}{2g}$(用上(1)(2)两小题测量的物理量字母及k表示)

分析 (1)游标卡尺的读数时先读出主尺的刻度,然后看游标尺上的哪一个刻度与主尺的刻度对齐,最后读出总读数;
(2)根据题目的叙述,确定实验的原理,然后确定待测量与摩擦力的公式;
(3)根据实验的原理确定处$\frac{1}{{t}^{2}}$与s的关系,斜率为k,即可求得摩擦因数

解答 解:(1)主尺的刻度:9cm,游标尺上的第11个刻度与主尺的刻度对齐,读数是:0.05×11=0.55mm,
总读数:9mm+0.55mm=9.55mm;
(2)实验的原理:根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度:v=$\frac{d}{t}$;
B到C的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得:-μmgs=0-$\frac{1}{2}$mv2;
联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式:μ=$\frac{{d}^{2}}{2gs{t}^{2}}$;
还需要测量的物理量是:光电门P与C之间的距离s,与遮光条通过光电门的时间t,故BC正确,AD错误.
(3)根据动能定理可得:-μmgs=0-$\frac{1}{2}$mv2解得s=$\frac{1}{{t}^{2}}=\frac{2μg}{{d}^{2}}s$,斜率k=$\frac{2μg}{{d}^{2}}$,故$μ=\frac{k{d}^{2}}{2g}$
故答案为:(1)0.955(2)BC(3)$\frac{k{d}^{2}}{2g}$

点评 本题通过动能定理得出动摩擦因数的表达式,从而确定要测量的物理量.要先确定实验的原理,然后依据实验的原理解答即可

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