Question

15．物理興趣小組想測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，一端裝有定滑輪的表面粗糙的長(zhǎng)木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個(gè)輕小動(dòng)滑輪，輕繩的一端與固定在墻上的拉力傳感器相連，另一端繞過動(dòng)滑輪和定滑輪，與沙桶相連．放開沙桶，滑塊在長(zhǎng)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊加速運(yùn)動(dòng)，固定在長(zhǎng)直木板上的加速度傳感器可讀出滑塊的加速度a，拉力傳感器可讀出繩上的拉力F．逐漸往沙桶中添加沙，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．以F為縱軸、以a為橫軸，得到的圖象如圖乙所示，其直線的截距等于b、斜率等于k．重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦．
（1）實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是A．
A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
B．必須測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量
C．必須測(cè)出滑塊和動(dòng)滑輪的質(zhì)量
D．必須保證每次都從同一位置釋放滑塊
（2）滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{kg}$（如果需要測(cè)得其他物理量，要在表達(dá)式后面說明該物理量的含義）．

Answer 1

分析 由實(shí)驗(yàn)方案可知，滑塊受到的拉力為拉力傳感器示數(shù)的兩倍，滑塊同時(shí)受摩擦力，由加速度傳感器讀出加速度，由牛頓第二定律可得2F-f=ma，即F=$\frac{m}{2}$a+$\frac{f}{2}$結(jié)合乙圖，可知實(shí)驗(yàn)中必要的措施，并可得摩擦因數(shù)

解答 解：（1）A、為保證拉力為F，故細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，否則是其水平方向的分力，故A正確
B、跟據(jù)題意，拉力通過傳感器讀出，不必測(cè)量沙和沙桶的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤
C、由牛頓第二定律可得2F-f=ma，即F=$\frac{m}{2}$a+$\frac{f}{2}$結(jié)合乙圖，可求出滑塊和動(dòng)滑輪的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤
D、傳感器的讀數(shù)不受位置影響，故D錯(cuò)誤
故選：A
（2）滑塊受到的拉力F為拉力傳感器示數(shù)的兩倍，即：
T=2F
滑塊受到的摩擦力為：
f=μmg
由牛頓第二定律可得：
T-f=ma
解得力F與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：F=$\frac{m}{2}$a+$\frac{f}{2}$
由圖象所給信息可得圖象斜率為：k=$\frac{m}{2}$
截距為：b=$\frac{umg}{2}$
解得：
μ=$\frac{kg}$
故答案為：（1）A（2）$\frac{kg}$

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)是考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力及運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，對(duì)這種創(chuàng)新類型的題目，應(yīng)仔細(xì)分析給定的方案和數(shù)據(jù)，建立物理模型