Question

12．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的裝置來(lái)測(cè)定滑塊與水平木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其中A為滑塊，B和C表示個(gè)數(shù)可調(diào)的鉤碼，A的左端與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶（未畫(huà)出）相連，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出系統(tǒng)的加速度．實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)在鉤碼總質(zhì)量（m+m′=m_總）保持不變的條件下，多次改變m和m′的鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)測(cè)量，不計(jì)繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦，A、B始終保持相對(duì)靜止．

（1）實(shí)驗(yàn)中除火花計(jì)時(shí)器、紙帶、若干個(gè)質(zhì)量均為50克的鉤碼、滑塊、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)繩外、為了完成本實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)有BE
A．秒表   B．毫米刻度尺    C．天平    D.6V交流電源     E.220V交流電源
（2）實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到一條較為理想的紙帶，如圖2所示，現(xiàn)從清晰的O點(diǎn)開(kāi)始，每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)（中間4個(gè)點(diǎn)沒(méi)畫(huà)出），分別記為A、B、C、D、E、F，測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為OA=1.50cm，OB=3.90cm，OC=7.22cm，OD=11.45cm，OE=16.58cm，OF=22.63cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz，則由此紙帶可得到打C點(diǎn)時(shí)滑塊的速度v=0.38m/s，此次實(shí)驗(yàn)滑塊的加速度a=0.91m/s²；（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，該同學(xué)以m為橫軸，以系統(tǒng)的加速度a為縱軸，繪制了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)圖線(xiàn)，由此可知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.30（保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取10m/s²）

Answer 1

分析 （1）需要交流電源和長(zhǎng)度的測(cè)量工具；
（2）每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由勻加速規(guī)律可得，用平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解速度、用△x=at²求解加速度；
（3）對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律，得到圖線(xiàn)的縱軸截距為-μg，可解得動(dòng)摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過(guò)打點(diǎn)即可知道時(shí)間，故不需要秒表，故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離，故需要毫米刻度尺和，故B正確．
C、本實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)滑塊的質(zhì)量，而且砝碼的質(zhì)量已知，故天平可以不選，故C錯(cuò)誤．
DE、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用到220V交流電源，故D錯(cuò)誤，E正確．
故選：BE；
（2）每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，故用平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得：
v_C=$\frac{OD-OB}{2T}$=$\frac{0.1145-0.039}{2×0.1}$m/s=0.38m/s
由△x=at²可得：
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{CF-OC}{（3T）^{2}}$=$\frac{0.2263-0.0722-0.0722}{0．{3}^{2}}$=0.91m/s²
（3）對(duì)ABC系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律可得：
a=$\frac{mg-μ（M+m′）g}{M+{m}_{0}}$=$\frac{mg（1+μ）}{M+{m}_{0}}$-μg
所以，a-m圖象中，縱軸的截距為-μg，故-μg=-3，μ=0.30
故答案為：（1）BE； （2）0.38；0.91；（3）0.30（0.28-0.32）．

點(diǎn)評(píng) 熟悉紙帶的處理方法，注意時(shí)間的數(shù)值和長(zhǎng)度的單位、逐差法等；對(duì)于圖象問(wèn)題，注意分析截距、斜率、面積等的含義．