Question

一物理興趣小組用以下裝置測(cè)量滑塊與長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m的軌道之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)以及探究滑塊在沿軌道向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。

（1） 測(cè)量滑塊與軌道之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)。

軌道上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門1的位置可移動(dòng)。當(dāng)一帶有寬度為d=1cm的遮光條的滑塊自軌道上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光條通過光電門1、2所用的時(shí)間分別為Δt₁ 、Δt₂ 。使滑塊以一定初速度下滑，調(diào)節(jié)軌道右端距桌面的高度，最終使Δt₁ =Δt₂ ，并用米尺測(cè)量出軌道右端距桌面的高度h=25cm ；則滑塊與軌道之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù) μ=________；

（2） 探究滑塊在沿軌道向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。

撤掉光電門2，保持實(shí)驗(yàn)（1）中h不變，在軌道右端安裝一光滑的定滑輪，用細(xì)繩連接滑塊與力傳感器（與電腦相連，其所受拉力可直接由電腦顯示），細(xì)線橫跨過定滑輪，傳感器連接一重物，如圖所示，操作：遮光條與光電門1距離x可從刻度尺上讀出，通過改變光電門的位置，來獲得多組數(shù)據(jù)；每次均由軌道底（低）（此處最好改為同一位置）端無初速度釋放滑塊，與光電門相連的計(jì)時(shí)器顯示出每次遮光條通過光電門1所用的時(shí)間Δt，并做好記錄，如下表所示

	第一次	第二次	第三次	第四次
x(cm)	10.0	22.6	50.0	62.4
Δt(s)	0.0101	0.0067	0.0045	0.0040
V(m/s)	0.99	1.50	2.24

①請(qǐng)你根據(jù)以上題干中及圖表內(nèi)的信息，求解第四次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度= ________；（保留三位有效數(shù)字）

②要驗(yàn)證受合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，還需要測(cè)出的物理量是（      ）

A．力學(xué)傳感器的質(zhì)量

B . 滑塊與遮光條的質(zhì)量

C．重物的質(zhì)量

D. 滑塊每次從靜止開始滑到光電門所用的時(shí)間

③一位同學(xué)每次實(shí)驗(yàn)得到力傳感器的數(shù)值都為19.8N，并根據(jù)以上圖表中數(shù)據(jù)做出了v²----x圖像，如圖所示。根據(jù)圖像請(qǐng)你求出滑塊的質(zhì)量M=________；（重力加速度g=9.8m/s²）

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）2.50m/s ，B;  2Kg

【解析】

試題分析：（1）由于Δt₁ =Δt₂，所以滑塊做勻速直線，合力為零，，所以有 =。

（2）經(jīng)過光電門時(shí)的速度為=2.50m/s；根據(jù)動(dòng)能定理有，其中F、x、v均已測(cè)量，要驗(yàn)證這個(gè)關(guān)系，還需要測(cè)出的量是滑塊與遮光條的質(zhì)量，B正確；根據(jù)知，v²-x圖像的斜率表示2a,可以求得滑塊的加速度為5 m/s²，然后根據(jù)牛頓第二定律，可以得到滑塊的質(zhì)量m=2Kg

考點(diǎn)：本題考查了動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)定和合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。