Question

（2014?鹽城三模）為測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，將木反傾斜，木塊以不同的初速度沿木板向上滑到最高點(diǎn)后再返回，用光電門測(cè)量木塊來回的速度，用刻度尺測(cè)量向上運(yùn)動(dòng)的最大距離，為確定木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大高度，讓木塊推動(dòng)輕質(zhì)卡到最高點(diǎn)，記錄這個(gè)位置，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．

（1）本實(shí)驗(yàn)中，下列操作合理的是

A．遮光條的寬度應(yīng)盡量小些

B．實(shí)驗(yàn)前將輕質(zhì)卡置于光電門附近

C．為了實(shí)驗(yàn)成功，木塊的傾角必須大于某一值

D．光電門與輕質(zhì)卡最終位置間的距離即為木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大距離

（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度，如圖乙所示讀數(shù)為 mm．

（3）改變木塊的初速度，測(cè)量出它向上運(yùn)動(dòng)的最大距離與木塊來回經(jīng)過光電門時(shí)速度的平方差，結(jié)果如下表所示，試在丙圖坐標(biāo)紙上作出△v2﹣x的圖象，經(jīng)測(cè)量木板傾角的余弦值為0.6，重力加速度取g=9.80m/s2，則木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

序號(hào)	1	2	3	4	5
X/cm	16.0	36.0	60.0	70.0	88.0
△v2/m2s﹣2	0.04	0.09	0.15	0.19	0.22

（4）由于輕質(zhì)卡的影響，使得測(cè)量的結(jié)果 （選填“偏大”或“偏小”）．

 

Answer 1

（1）AC；（2）3.700；（3）圖象如圖所示，0.010；（4）偏大．

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)原理分析答題；

（2）螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器示數(shù)；

（3）應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象；由牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出圖象函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖象與函數(shù)表達(dá)式求出動(dòng)摩擦因數(shù)；

（4）根據(jù)圖示實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)步驟分析實(shí)驗(yàn)誤差．

【解析】
（1）A、遮光條寬度與時(shí)間的比值是木塊的平均速度，可以認(rèn)為是木塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，遮光條寬度越小，平均速度越接近瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)誤差越小，因此遮光條的寬度應(yīng)盡量小些，故A正確；

B、實(shí)驗(yàn)時(shí)輕質(zhì)卡應(yīng)與木塊一起向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)前將輕質(zhì)卡與木塊靠在一起，故B錯(cuò)誤；

C、當(dāng)木板傾角大于某一值時(shí)，木塊重力沿斜面向下的分力大于最大靜摩擦力，木塊到達(dá)最高點(diǎn)后可以反向下滑，否則木塊到達(dá)最高點(diǎn)后將靜止，實(shí)驗(yàn)不能成功，為了實(shí)驗(yàn)成功，木塊的傾角必須大于某一值，故C正確；

D、木塊出發(fā)點(diǎn)與輕質(zhì)卡最終位置間的距離即為木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大距離，故D錯(cuò)誤；故選AC．

（2）由圖乙所示螺旋測(cè)微器可知，螺旋測(cè)微器示數(shù)為：3.5mm+20.0×0.01mm=3.700mm．

（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：

由牛頓第二定律得：

木塊上滑時(shí)：mgsinθ+μmgcosθ=ma1，

木塊下滑時(shí)：mgsinθ﹣μmgcosθ=ma2，

由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得：0﹣v02=﹣2a1x，v2=2a2x，△v2=v02﹣v2=4μgxcosθ，

由圖示圖象可知：斜率：k=4μgcosθ===0.25，動(dòng)摩擦因數(shù)：μ==≈0.010；

（4）由于輕質(zhì)卡與木板間存在摩擦力，所測(cè)摩擦力實(shí)際是木塊與輕質(zhì)卡受到的摩擦力的合力，由于輕質(zhì)卡所受摩擦力影響，所測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)偏大．

故答案為：（1）AC；（2）3.700；（3）圖象如圖所示，0.010；（4）偏大．