19.小紅和小明為物理興趣小組的成員,他們?cè)趯W(xué)完牛頓運(yùn)動(dòng)定律后,想要運(yùn)用已學(xué)知識(shí)探究滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù).實(shí)驗(yàn)裝置如圖1,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪;木板上有一滑塊,其一端與電場(chǎng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤(pán)相連(托盤(pán)和砝碼的質(zhì)量要比滑塊的質(zhì)量小很多).打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz.
(一)小紅為測(cè)得滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù),進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn),在托盤(pán)中放入適量砝碼,滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng),在紙帶上打出一系列小點(diǎn).

(1)圖2為紙帶的一部分,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=4.02m/s2(保留三位有效數(shù)字).
(2)為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù),下列物理量還應(yīng)測(cè)量的有CD.(填入所選物理量前的字母)
A、木板的長(zhǎng)度l       B、木板的質(zhì)量m1     C、滑塊的質(zhì)量m2
D、托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3                       E、滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
(3)通過(guò)測(cè)量、計(jì)算得出的動(dòng)摩擦因數(shù)會(huì)比真實(shí)的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大(填“偏大”或“偏小”).
(二)小明覺(jué)得小紅的方法需要測(cè)量的物理量比較多,因而容易導(dǎo)致較大的誤差,他認(rèn)真觀察、分析了小紅的實(shí)驗(yàn)原理,重新調(diào)節(jié)了細(xì)繩的長(zhǎng)度和桌子的高度后,發(fā)現(xiàn)打出的紙帶上的點(diǎn)后面有一段越來(lái)越密,如圖3所示,每?jī)蓚(gè)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái).

(4)小明覺(jué)得只需要分析后面的這些點(diǎn)就能很快的求出滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),求得的結(jié)果μ=0.225(保留三位有效數(shù)字).

分析 (1)利用逐差法△x=aT2可以求出物體的加速度大小,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度大;
(2)根據(jù)牛頓第二定律有=ma,由此可知需要測(cè)量的物理量.
(3)根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式,可以求出摩擦系數(shù)的表達(dá)式.由于木塊滑動(dòng)過(guò)程中受到空氣阻力,因此會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大.
(4)托盤(pán)和砝碼落地后,滑塊受到的合力等于滑動(dòng)摩擦力,應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求出加速度,然后應(yīng)用牛頓第二定律求出動(dòng)摩擦因數(shù).

解答 解:(1)由勻變速運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2可知,加速度:
x4=7.05cm=0.0705m
x1=5.12cm=0.0512m
a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}}{3(2T)^{2}}$=$\frac{0.0705-0.0512}{3×(2×0.02)^{2}}$=4.02m/s2
(2)①以系統(tǒng)為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:
m3g-f=(m2+m3)a,滑動(dòng)摩擦力:f=m2gμ,
解得:μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$,
要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)μ,需要測(cè)出:滑塊的質(zhì)量m2 與托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3,
故選:CD;
(3)由(2)可知,動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為:μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$,
由牛頓第二定律列方程的過(guò)程中,考慮了木塊和木板之間的摩擦,
但沒(méi)有考慮打點(diǎn)計(jì)時(shí)器給紙帶的阻力、細(xì)線和滑輪間、以及空氣等阻力,因此導(dǎo)致摩擦因數(shù)的測(cè)量值偏大.
(4)每?jī)蓚(gè)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔:t=0.02×5=0.1s,
根據(jù)圖3所示紙帶由勻變速運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2可知,加速度為:
a=$\frac{x{′}_{4}-x{′}_{1}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.1180-0.1855}{3×0.{1}^{2}}$=-2.25m/s2
由牛頓第二定律得:-μm2g=m2a,
解得:μ=$\frac{a}{-g}$=$\frac{-2.25}{-10}$=0.225;
故答案為:(1)4.02m/s2;(2)CD;(3)偏大;(4)0.225.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn),解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

12.如圖1所示,在x軸上的A、B兩點(diǎn)相距3m,以此二點(diǎn)為振源,使它們的振動(dòng)情況完全相同,在x軸上傳播的波長(zhǎng)均為2.0m,振幅均為0.05m,則可知在x軸上(  )
A.坐標(biāo)為1.0m處質(zhì)點(diǎn)的振幅為0B.坐標(biāo)為1.0m處質(zhì)點(diǎn)的振幅為0.1m
C.坐標(biāo)為2.5m處質(zhì)點(diǎn)的振幅為0D.坐標(biāo)為2.5m處質(zhì)點(diǎn)的振幅為0.1m

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

10.處于均勻增強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中的電阻為r的線圈M,按如圖所示的方式與兩平行金屬板P、Q連接,其中Q板接地,閉合開(kāi)關(guān)S后,一束帶電粒子束以一定的初速度平行于金屬板射入兩板之間,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在Q板上如圖所示的位置.在其它條件不變的情況下,現(xiàn)要使粒子束能從Q板上的b孔射出(不計(jì)粒子重力和粒子間的相互影響).下列操作可能實(shí)現(xiàn)的是( 。
A.保持開(kāi)關(guān)S閉合,調(diào)節(jié)可變電阻R使其阻值增大
B.保持開(kāi)關(guān)S閉合,使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化加快
C.保持開(kāi)關(guān)S閉合,適當(dāng)上移P板
D.先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,再適當(dāng)下移Q板

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.一列簡(jiǎn)請(qǐng)橫波沿x軸正向傳播,P點(diǎn)振動(dòng)周期為0.4 s,在某一時(shí)刻波形如圖所示,則( 。
A.P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向
B.該波波速為7.5m/s
C.離波源為11 m的Q點(diǎn)經(jīng)0.9s到達(dá)波谷
D.當(dāng)Q點(diǎn)到達(dá)波峰時(shí),E點(diǎn)正到達(dá)波谷

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

14.回旋加速器的工作原理如圖1所示.置于真空中的D形金屬盒半徑為R.兩盒間狹縫的間距為d.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直.被加速粒子的質(zhì)量為m,電荷量為+q.在狹縫間的交變電壓如圖2所示.電壓值的大小為U0.周期T=$\frac{2πm}{qB}$.一束該種粒子在t=0-$\frac{T}{2}$時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫.其初速度視為零.現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng).不考慮粒子間的相互作用.
求:(1)出射粒子的動(dòng)能Em
(2)粒子從飄人狹縫至動(dòng)能達(dá)到Em所需的總時(shí)間t0;
(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過(guò)99%能射出,d應(yīng)滿足的條件.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

4.用圖甲所示裝置探究功與物體速度變化的關(guān)系.圖中,小車(chē)在橡皮筋彈力的作用下從某一固定位置由靜止被彈出,沿木板滑行,小車(chē)最終獲得的速度v通過(guò)紙帶測(cè)出.實(shí)驗(yàn)中要如此重復(fù)做多次,每次分別選用規(guī)格相同的橡皮筋為l根、2根并在一起…,n根并在一起,小車(chē)獲得的速度分別為v1、v2…vn,用W1表示一根橡皮筋對(duì)小車(chē)所做的功,則n根橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功Wn=nW1.若圖乙為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后得到的第一條紙帶,則接下來(lái)應(yīng)( 。
A.調(diào)整小車(chē)彈出的位置將橡皮筋拉緊些
B.調(diào)整小車(chē)彈出的位置將橡皮筋放松些
C.調(diào)整木板使木板與水平面間傾角增大些
D.調(diào)整木板使木板與水平面間傾角減小些

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

11.下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.鈾核裂變的核反應(yīng)是${\;}_{92}^{235}$U→${\;}_{56}^{141}$Ba+${\;}_{36}^{92}$Kr+2${\;}_{0}^{1}$n
B.已知質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,那么,質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子,釋放的能量是(2m1+2m2-m3)c2
C.鈾(${\;}_{92}^{238}$U)經(jīng)過(guò)多次α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(${\;}_{82}^{206}$Pb)的過(guò)程中,有6個(gè)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子
D.一個(gè)處于n=5能級(jí)態(tài)的氫原子,自發(fā)向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中能夠輻射10種不同頻率的電磁波

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

8.南朝梁代僧人傅大士,是中國(guó)維摩禪祖師,他有一首很著名的偈詩(shī):“空手把鋤頭,步行騎水牛;人在橋上走,橋流水不流.”其中“橋流水不流”中的“橋流”所選取的參考系是(  )
A.B.C.D.河岸

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

9.2007年4月24日,歐洲科學(xué)家宣布在太陽(yáng)之外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適合人類居住的類地行星Gliese581c.這顆圍繞紅矮星Gliese581運(yùn)行的星球有類似地球的溫度,表面可能有液態(tài)水存在,距離地球約為20光年,直徑約為地球的1.5倍,質(zhì)量約為地球的5倍,繞紅矮星Gliese581運(yùn)行的周期約為13天.假設(shè)有一艘宇宙飛船飛臨該星球表面附近軌道,下列說(shuō)法正確是( 。
A.飛船在Gliese581c表面附近運(yùn)行的周期約為13天
B.飛船在Gliese581c表面附近運(yùn)行時(shí)的速度大于7.9km/s
C.人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大
D.Gliese581c的平均密度比地球平均密度大

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案