Question

【題目】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)裝置如右圖，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）上圖為紙帶的一部分，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a= （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 。（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) （填“偏大”或“偏小”）。

（4）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，如下圖所示，每?jī)蓚�(gè)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái)。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= （保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】（1）（2）CD（3）偏大；（4）0．225

【解析】試題分析：（1）由勻變速運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2可知，加速度：．

（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：，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：，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：．

由牛頓第二定律得：-μm2g=m2a，解得：；