Question

8．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖1所示的裝置來(lái)測(cè)定滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，裝置水平放置，其中A為滑塊，B和C是質(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(cè)出不同m下系統(tǒng)的加速度，然后通過(guò)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)手中有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、10個(gè)質(zhì)量均為100克的砝碼、滑塊、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線，為了完成本實(shí)驗(yàn)，得到所要測(cè)量的物理量，還應(yīng)有BD
A．秒表    B．毫米刻度尺     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3所示，從清晰的O點(diǎn)開始，每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)（中間4個(gè)點(diǎn)沒(méi)畫出），分別記為A、B、C、D、E、F，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=l1.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)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)驗(yàn)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2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=0.30．g取1Om/s²）

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，測(cè)量紙帶各點(diǎn)距離需要長(zhǎng)度的測(cè)量工具刻度尺．
（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E點(diǎn)速度、用△x=at²求解加速度．特別注意有效數(shù)字保留2位即可；
（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、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過(guò)打點(diǎn)即可知道時(shí)間，故不需要秒表測(cè)時(shí)間，A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離，故需要毫米刻度尺，B正確．
C、本實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)滑塊的質(zhì)量，而且砝碼的質(zhì)量已知，故不需要天平，C錯(cuò)誤．
D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用到低壓交流電源才能工作，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：
${v}_{E}=\frac{OF-OD}{2T}=0.53m/s$
由△x=at²可得
$a=\frac{CF-OC}{（3T）^{2}}=0.81m/{s}^{2}$
（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，解得μ=0.30
故答案為：（1）BD    （2）0.53；0.81    （3）0.30

點(diǎn)評(píng) 熟悉紙帶的處理方法，中間位置的速度用平均速度求，加速度用推導(dǎo)式用△x=at²，注意時(shí)間的數(shù)值和長(zhǎng)度的單位、逐差法等；對(duì)于圖象問(wèn)題，注意分析截距、斜率、面積等的含義，找出有用的數(shù)據(jù)．