(2019·六安模拟)如图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离L;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值;
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
回答下列问题:
(1)用20分度的游标卡尺测量d时的示数如图乙所示,其读数为________cm。
(2)物块的加速度a可用d、L、ΔtA和Δt B表示为a=____________。
(3)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=____________。
(1)0.950cm (2) (3)
【解析】:(1)游标卡尺读数:9 mm+0.05×10 mm=9.50 mm=0.950 cm。
(2)由光电门原理,物块经过A点时的速度为:,物块经过B点时的速度为:,根据速度位移公式得:vB2-vA2=2aL,联立解得加速度为:。
(3)把M、m组成的系统为研究对象,根据牛顿第二定律得:,变形得:。
(2019·六盘水模拟)如图甲所示为某同学设计“探究滑动摩擦力大小与物体间压力的关系”的原理图。弹簧秤一端固定于P点,自由端系一细线,与铜块水平连接。拉动长木板,弹簧秤的读数T总等于铜块与长木板间的滑动摩擦力f。在铜块上添加砝码,改变压力N,测出每次对应的T,记录每次添加砝码的质量m与T值如下表:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
添加砝码质量(m/kg) | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 |
弹簧秤读数(T/N) | 2.5 | 2.9 |
| 4.0 |
(1)某同学在第3次实验时弹簧秤的示数如图乙,忘记了读数,请你读出该同学第3次弹簧秤的读数为______N。
(2)实验结果表明:滑动摩擦力的大小与正压力的大小成________(填“线性关系”或“非线性关系”)。
(3)通过表中数据可知,铜块与长木板之间的动摩擦因素为________(g=10 m/s2,且保留两位有效数字)。
(1)3.5 (2)线性关系 (3)0.25
【解析】:(1)根据图乙读数为3.5 N。
(2)从数据分析来看,滑动摩擦力的大小与正压力的大小成线性关系。
(3)设铜块的质量为M,则有T=μ(Mg+mg),分别代入数据2.5=μ(Mg+0.2×10);4.0=μ(Mg+0.8×10);联立解得μ=0.25。
(2019届高三·烟台模拟)A、B两位同学做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验。
(1)实验装置如图甲所示,打出了一条纸带如图乙所示,计时器所用交流电源的频率为50 Hz,从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度为________ m/s2(结果保留两位有效数字)。
(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到如图丙中A、B两条直线,图线斜率为____________,则A、B两同学用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μA___________μB(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(1)0.15 (2)小车质量的倒数 大于
【解析】:(1)由逐差法公式Δx=at2求解加速度可得:Δx=(6.49-6.34)×10-2 m=1.5×10-3 m,得加速度a=0.15 m/s2。
(2)当没有平衡摩擦力时有:F-f=ma,故a=-μg,即图线斜率为,纵轴截距的大小为μg,观察图线可知μA>μB。
(2019届高三·上饶六校联考)利用如图所示的装置可以“测定滑块与桌面间的动摩擦因数”和“验证碰撞中的动量守恒”,竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放,测量出小滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲);然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点,再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放,A与B碰撞后结合为一个整体,测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙),圆弧轨道的半径为R,A和B完全相同,重力加速度为g。
(1)小滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v=__________(用R和g表示)。
(2)小滑块与桌面间的动摩擦因数μ=________(用R和x1表示)。
(3)若x1和x2的比值=________,则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。
(1) (2) (3)4
【解析】:(1)由动能定理可得:,故。
(2)对物块A全过程用动能定理可得:,故。
(3)若碰撞中动量守恒,则有:,再对碰后的A、B物体分析,由能量守恒定律可知:,代入解得:,即可证明动量守恒。
(2018·衡水模拟)为了测定滑块M与长木板间的动摩擦因数,某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上,另一端用垫块垫起形成一个倾角θ,在长木板的另一端固定一个定滑轮,在垫块上安装一个光电门,在重物m上固定一个窄挡光条,通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮,如图所示。现让重物从某标记位置处由静止释放,它牵引滑块运动,若测得标记处与光电门间的距离为h,宽度为d的挡光条通过光电门的时间为t,且M=m,则滑块与长木板间的动摩擦因数为μ=______________。实验过程中h越大,实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”);在保持h不变的情况下,调节垫块使倾角θ越大,则实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)。
越精确 越不精确
【解析】:由光电门特点可知,挡光条通过光电门的速度为,重物下降h的过程中由能量守恒可得:,联立解得:。实验过程中h越大,挡光条过光电门的时间越短,速度测量越准确,误差越小;倾角θ越大,滑块运动的加速度越小,挡光条经过光电门的时间越长,速度测量越不准确,误差越大。
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