Question

【題目】為測量木塊與木板間的動摩擦因數(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后再返回，用光電門測量木塊來回的速度，用刻度尺測量向上運動的最大距離，為確定木塊向上運動的最大高度，讓木塊推動輕質(zhì)卡到最高點，記錄這個位置，實驗裝置如圖甲所示．

（1）本實驗中，下列操作合理的是

A．遮光條的寬度應盡量小些

B．實驗前將輕質(zhì)卡置于光電門附近

C．為了實驗成功，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動的最大距離

（2）用螺旋測微器測量遮光條的寬度，如圖乙所示讀數(shù)為 mm．

（3）改變木塊的初速度，測量出它向上運動的最大距離與木塊來回經(jīng)過光電門時速度的平方差，結(jié)果如下表所示，試在丙圖坐標紙上作出△v2﹣x的圖象，經(jīng)測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摩擦因數(shù)為 （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

序號	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，使得測量的結(jié)果 （選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】（1）AC；（2）3.700；（3）圖象如圖所示，0.010；（4）偏大．

【解析】試題分析：（1）遮光條寬度與時間的比值是木塊的平均速度，可以認為是木塊通過光電門時的瞬時速度，遮光條寬度越小，平均速度越接近瞬時速度，實驗誤差越小，因此遮光條的寬度應盡量小些，故A正確；實驗時輕質(zhì)卡應與木塊一起向上運動，實驗前將輕質(zhì)卡與木塊靠在一起，故B錯誤；當木板傾角大于某一值時，木塊重力沿斜面向下的分力大于最大靜摩擦力，木塊到達最高點后可以反向下滑，否則木塊到達最高點后將靜止，實驗不能成功，為了實驗成功，木塊的傾角必須大于某一值，故C正確；木塊出發(fā)點與輕質(zhì)卡最終位置間的距離即為木塊向上運動的最大距離，故D錯誤；故選AC．

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

（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點，然后根據(jù)描出的點作出圖象如圖所示：

由牛頓第二定律得：

木塊上滑時：mgsinθ+μmgcosθ=ma1，

木塊下滑時：mgsinθ-μmgcosθ=ma2，

由勻變速直線運動的速度位移公式得：

0-v02=-2a1x，v2=2a2x，

△v2=v02-v2=4μgxcosθ，

由圖示圖象可知，動摩擦因數(shù)：

斜率：k=4μgcosθ=，

動摩擦因數(shù)：

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