Question

20．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖1所示的裝置來測定滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其中A為滑塊B和C質(zhì)量可調(diào)的砝碼，不計(jì)繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦．實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)在砝碼總質(zhì)量   （m+m′=m₀）保持不變的條件下，改變m和m′的大小，測出不同m下系統(tǒng)的加速度，然后通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析就可求出滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)．

（1）該同學(xué)手中有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．復(fù)印紙．紙帶，10個(gè)質(zhì)量均為100g的砝碼．滑塊．一端帶有定滑輪的長木板．細(xì)線，為了完成本實(shí)驗(yàn)，得到所要測量的物理量，還應(yīng)有AD．

A．毫米刻度尺

B．秒表

C．天平

D．低壓交流電源

（2）實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)得到一條較為理想的紙帶，如圖2所示，從清晰的O點(diǎn)開始，每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（中間4個(gè)點(diǎn)未畫出），分別記為A．B．C．D．E．F，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的頻率為50Hz，則由此紙帶可得到打E點(diǎn)時(shí)滑塊的速度v=0.53m/s，此次實(shí)驗(yàn)滑塊的加速度a=0.81m/s²．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）在實(shí)難數(shù)據(jù)處理中，該同學(xué)以m為橫軸，以系統(tǒng)的加速度a為縱軸，繪制了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)圖線，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)可知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3．（g取10m/s²）

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中需要交流電源和長度的測量工具．
（2）每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由勻加速規(guī)律可得，用平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解速度、用△x=at²求解加速度．
（3）對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律，得到圖線的縱軸截距為-μg，可解得動(dòng)摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)需要測量兩點(diǎn)之間的距離，故需要毫米刻度尺和，故A正確．
B、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過打點(diǎn)即可知道時(shí)間，故不需要秒表，故B錯(cuò)誤．
C、本實(shí)驗(yàn)中可以不測滑塊的質(zhì)量，而且砝碼的質(zhì)量已知，故天平可以不選，故C錯(cuò)誤．
D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用到低壓交流電源，故D正確．故選：BD
（2）每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，故用平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得：
v_E=$\frac{DF}{2T}=\frac{0.2180-0.1130}{2×0.1}$=0.53m/s；
由△x=at²可得：a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{0．{3}^{2}}$=0.81m/s²；
（3）對(duì)ABC系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律可得：a=$\frac{mg-μ（M+m′）g}{M+{m}_{0}}$=$\frac{（1+μ）mg}{M+{m}_{0}}$，
所以，a--t圖象中，縱軸的截距為-μg，故-μg=-3，μ=0.30
故答案為：（1）AD     （2）0.53   0.81（3）0.3

點(diǎn)評(píng) 熟悉紙帶的處理方法，注意時(shí)間的數(shù)值和長度的單位、逐差法等；對(duì)于圖象問題，注意分析截距、斜率、面積等的含義．