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C
A.必须测出小滑块的质量 B.必须测出弹簧的劲度系数 C.弹簧的压缩量不能太小 D.必须测出弹簧的原长
(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)小红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:v1=x1•$\sqrt{\frac{g}{2h}}$①
滑块第2次离开桌面时的速度:v2=x2•$\sqrt{\frac{g}{2h}}$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:W1-μmg•x=$\frac{1}{2}$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:μmg•d=$\frac{1}{2}$m(${v}_{2}^{2}$-${v}_{1}^{2}$)
即: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C正确.
故选:C
(3)在进行实验过程二时,发现滑块未能滑出桌面,则可以认为滑块的末速度是0.为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数,还需要测量出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)C;(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 本题考查了探究影响摩擦力大小的因素及动摩擦因数的测定,意在考查考生对实验原理、操作步骤和数据处理方法的掌握情况,应用所学基本规律解决实验问题的能力.
| A. | 质点4s末的速度为10m/s | B. | 质点2s末的速度为6m/s | ||
| C. | 质点4s内的平均速度为5m/s | D. | 质点的加速度为3m/s2 |
| A. | 1.5m/s | B. | 3m/s | C. | 3.5m/s | D. | 4m/s |
| A. | ${\;}_{6}^{14}$C→${\;}_{4}^{10}$Be+${\;}_{2}^{4}$He | B. | ${\;}_{6}^{14}$C→${\;}_{5}^{14}$B+${\;}_{1}^{0}$e | ||
| C. | ${\;}_{6}^{14}$C→${\;}_{7}^{14}$N+${\;}_{-1}^{0}$e | D. | ${\;}_{6}^{14}$C→${\;}_{5}^{12}$B+${\;}_{1}^{2}$H |
| A. | B=$\frac{R({U}_{1}-{U}_{2})}{K({E}_{1}-{E}_{2})L}$ | B. | B=$\frac{R({U}_{1}-{U}_{2})}{K({E}_{1}+{E}_{2})L}$ | ||
| C. | B=$\frac{R(\sqrt{{U}_{1}}-\sqrt{{U}_{2}})}{\sqrt{K}({E}_{1}-{E}_{2})L}$ | D. | B=$\frac{R(\sqrt{{U}_{1}}-\sqrt{{U}_{2}})}{\sqrt{K}({E}_{1}+{E}_{2})L}$ |
| A. | A点的电势为4V | |
| B. | 电荷在B点的电势能为4×10-6J | |
| C. | 电荷从D移到B克服电场力做功4×10-6J | |
| D. | C、A点间电势差UCA为5V |
| A. | 绳对B的拉力大小等于A的重力大小 | B. | B对地面的压力一定不为零 | ||
| C. | B受到地面的摩擦力可能为零 | D. | A的重力一定小于B的重力 |