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11.某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的裝置,利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因素μ.

滑塊和托盤上分別放有若干砝碼,滑塊質(zhì)量為M,滑塊上砝碼總質(zhì)量為m′,托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m,實(shí)驗(yàn)中,滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動,重力加速度g取10m/s2
(1)為測量滑塊的加速度a,須測出它在A、B間運(yùn)動的位移與時間.
(2)他想通過多次改變m,測出相應(yīng)的a值,并利用上式來計算μ.若要求a是m的一次函數(shù),必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是從托盤上取出砝碼置于滑塊上.
(3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖2所示,由此可知μ=0.23(取兩位有效數(shù)字).

分析 根據(jù)初速為零的勻加速直線運(yùn)動位移時間公式找出求解加速度要測量的物理量.
通過求出加速度的大小,從而列出加速度與質(zhì)量的關(guān)系式,并作出這兩量的圖象,由圖象斜率去算出摩擦因數(shù).

解答 解:(1)滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動,根據(jù)s=12at2得:a=2st2,
所以需要測量的是位移s和時間t.
(2)對整體進(jìn)行研究,根據(jù)牛頓第二定律得:a=\frac{mg-μ(M+m′)g}{M+m+m′}=\frac{(1+μ)g}{M+m+m′}m-μg
若要求a是m的一次函數(shù)必須使\frac{(1+μ)g}{M+m+m′}m不變,即使m+m′不變,在增大m時等量減小m′,
所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)從托盤上取出砝碼置于滑塊上.
(3)將\frac{(1+μ)g}{M+m+m′}取為k,有k=\frac{{a}_{1}+μg}{{m}_{1}}=\frac{{a}_{2}+μg}{{m}_{2}},
在圖象上取兩點(diǎn)將坐標(biāo)代入得:μ=0.23(0.21到0.25之間都正確)
故答案為:(1)位移,時間;(2)從托盤上取出砝碼置于滑塊上;(3)0.23.

點(diǎn)評 通過作出兩個量的圖象,然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系.
運(yùn)用數(shù)學(xué)知識和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來求解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,在傾角為θ的斜面上,輕質(zhì)彈簧一端與斜面底端固定,另一端與質(zhì)量為M的平板A連接,一個質(zhì)量為m的物體B靠在平板的右側(cè),A、B與斜面的動摩擦因數(shù)均為μ.開始時用手按住物體B使彈簧處于壓縮狀態(tài),現(xiàn)放手.使A和B一起沿斜面向上運(yùn)動距離L時,A和B達(dá)最大速度V.則以下說法正確的是( �。�
A.A和B達(dá)到最大速度V時,彈簧是自然長度
B.若運(yùn)動過程中A和B能夠分離,則A和B恰好分離時,二者加速度大小均為g(sin θ+μcosθ)
C.從釋放到A和B達(dá)到最大速度V的過程中,彈簧對A所做的功等于\frac{1}{2}Mv2+MgL sinθ+μMgLcosθ
D.從釋放到A和B達(dá)到最大速度V的過程中.B受到的合力對它所做的功等于\frac{1}{2}mv

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖所示,是一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的過程中密度ρ隨熱力學(xué)溫度T變化的曲線,由圖線可知( �。�
A.A→B過程中氣體的壓強(qiáng)變大B.B→C過程中氣體的體積不變
C.A→B過程中氣體沒有做功D.B→C過程中氣體的壓強(qiáng)不變

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

19.測量一螺線管兩接線柱之間金屬絲的長度.  器材:
A.待測螺線管L(符號):繞制螺線管金屬絲的電阻率ρ=5.0×10-7Ω•m,電阻RL約為100Ω
B.螺旋測微器    C.電流表G:量程100μA,內(nèi)阻RG=500Ω
D.電壓表V:量程6V,內(nèi)阻RV=4kΩ
E.定值電阻R0:R0=50Ω      F.滑動變阻器R′:全電阻約1kΩ
G.電源E:電動勢9V,內(nèi)阻忽略不計    H.電鍵S一個,導(dǎo)線若干

①實(shí)驗(yàn)中用螺旋測微器測得金屬絲的直徑如圖甲所示,其示數(shù)為d=0.384mm
②按圖乙所示電路測量金屬絲的電阻,請在圖丙的實(shí)物圖上連線.
③若測得的金屬絲直徑用d表示,電流表G的讀數(shù)用I表示,電壓表V的讀數(shù)用U表示,則由已知量和測得量的符號表示金屬絲的長度l=\frac{{π{d^2}}}{4ρ}[{\frac{{U{R_0}}}{{I{R_V}}}-({R_0}+{R_G})}]

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.下列關(guān)于生活中的物理現(xiàn)象,說法正確的是(  )
A.電磁爐對于鍋具材質(zhì)要求不高,鐵鍋、鋁鍋或者陶瓷鍋均可正常使用
B.靈敏電流表在運(yùn)輸時總要用導(dǎo)體把正負(fù)接線柱連起來是為了避免指針因劇烈擺動而損壞
C.利用霍爾元件能夠把電壓這個電學(xué)量轉(zhuǎn)換為磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量的特性,可以制出測磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的儀器
D.用家用電飯煲燒水,水沸騰后也可以自動進(jìn)入保溫狀態(tài)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.如圖所示,A、B為水平放置平行正對金屬板,在板中央分別有一小孔M、N,D為理想二極管,R為滑動變阻器.閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶負(fù)電荷的帶電小球從M、N的正上方的P點(diǎn)由靜止釋放,小球恰好能運(yùn)動至小孔N處.下列說法正確的是(  )
A.若僅將A板上移,帶電小球仍將恰好運(yùn)動至小孔N處
B.若僅將B板上移,帶電小球?qū)男】譔穿出
C.若僅將R的滑片上移,帶電小球?qū)o法運(yùn)動至N處
D.若僅斷開開關(guān)S,帶電小球?qū)男】譔穿出

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.一質(zhì)量為2kg的滑塊,以5m/s的速度在光滑水平面上向右滑行,從某一時刻起,在滑塊上作用一向左的水平力,經(jīng)過一段時間滑塊的速度方向變?yōu)橄蜃�,大小�?m/s,則在這段時間內(nèi)該水平力做的功為(  )
A.10JB.0JC.25JD.50J

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的航天飛機(jī)重會處于完全失重狀態(tài),此時( �。�
A.宇航員以不受重力B.宇航員受力平衡
C.重力提供向心力,向心加速度為零D.重力提供向心力,產(chǎn)生向心加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.船在靜水中的速度v1與時間t的關(guān)系如圖甲所示,河水的流速v2與船離河岸距離d的變化關(guān)系如圖乙所示,已知河寬300m,則船渡河的運(yùn)動軌跡可能是圖中的( �。�
A.B.C.D.

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