12.某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的裝置來測定滑塊與水平木板間的動摩擦因數(shù),其中A為滑塊,B和C表示個數(shù)可調(diào)的鉤碼,A的左端與打點計時器的紙帶(未畫出)相連,通過打點計時器打出的紙帶測出系統(tǒng)的加速度.實驗中該同學(xué)在鉤碼總質(zhì)量(m+m′=m)保持不變的條件下,多次改變m和m′的鉤碼個數(shù),重復(fù)測量,不計繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦,A、B始終保持相對靜止.

(1)實驗中除火花計時器、紙帶、若干個質(zhì)量均為50克的鉤碼、滑塊、一端帶有定滑輪的長木板、細(xì)繩外、為了完成本實驗,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)實驗中該同學(xué)得到一條較為理想的紙帶,如圖2所示,現(xiàn)從清晰的O點開始,每隔4個點取一計數(shù)點(中間4個點沒畫出),分別記為A、B、C、D、E、F,測得各計數(shù)點到O點的距離分別為OA=1.50cm,OB=3.90cm,OC=7.22cm,OD=11.45cm,OE=16.58cm,OF=22.63cm,打點計時器打點頻率為50Hz,則由此紙帶可得到打C點時滑塊的速度v=0.38m/s,此次實驗滑塊的加速度a=0.91m/s2;(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(3)在實驗數(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所示的實驗圖線,由此可知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ0.30(保留兩位有效數(shù)字,重力加速度g取10m/s2

分析 (1)需要交流電源和長度的測量工具;
(2)每隔4個點取一計數(shù)點,相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s,由勻加速規(guī)律可得,用平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解速度、用△x=at2求解加速度;
(3)對系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律,得到圖線的縱軸截距為-μg,可解得動摩擦因數(shù).

解答 解:(1)A、打點計時器通過打點即可知道時間,故不需要秒表,故A錯誤.
B、實驗需要測量兩點之間的距離,故需要毫米刻度尺和,故B正確.
C、本實驗中可以不測滑塊的質(zhì)量,而且砝碼的質(zhì)量已知,故天平可以不選,故C錯誤.
DE、電火花打點計時器要用到220V交流電源,故D錯誤,E正確.
故選:BE;
(2)每隔4個點取一計數(shù)點,相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s,故用平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得:
vC=$\frac{OD-OB}{2T}$=$\frac{0.1145-0.039}{2×0.1}$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).

點評 熟悉紙帶的處理方法,注意時間的數(shù)值和長度的單位、逐差法等;對于圖象問題,注意分析截距、斜率、面積等的含義.

練習(xí)冊系列答案
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A.小球的質(zhì)量為0.2kg
B.小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.20N
C.小球動能與重力勢能相等時的高度為$\frac{20}{13}$m
D.小球上升到2m時,動能與重力勢能之差為0.5J

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A.初始時刻棒所受安培力大小為$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{R}$
B.棒第一次回到初始位置的時刻,R2的電功率為$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}^{2}}{R}$
C.棒第一次到達(dá)最右端的時刻,兩根彈簧具有彈性勢能的總量為$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$-2Q
D.從初始時刻至棒第一次到達(dá)最左端的過程中,R1中的電流由b指向a

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A.D點的場強(qiáng)為零,電勢也為零
B.G、H兩點的場強(qiáng)相同
C.E、F兩點的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反
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