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3.光电门是一种可以测量物体瞬时速度的器材,它利用的基本原理是:极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小.某同学利用光电门测量滑块与导轨之间动摩擦因数,该同学首先用游标卡尺对滑块上遮光片的宽度进行测量,如图乙所示.然后将导轨的一端适当垫高,使斜面与水平面间的夹角为θ,安装好光电门,测出两光电门之间的距离l,给光电门接通电源,再让滑块从导轨高的一端自由滑下,滑块先后经两光电门时,光电门1的计时器上显示0.032s,光电门2的计时器上显示0.017s.

(1)由图乙可知遮光片的宽度为2.960cm;
(2)该同学利用测量的数据计算出滑块经过光电门1时的速率为0.925m/s(结果保留三位有效数字).
(3)若滑块经过光电门1、2时的速度大小分别为v1、v2,用v1、v2、θ、l、g可以将滑块与导轨间的滑动摩擦因数表示为$tanθ-\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2glcosθ}$.

分析 (1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读.
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块经过光电门1的速率.
(3)根据匀变速直线运动的速度位移公式,结合牛顿第二定律求出滑块与导轨间的滑动摩擦因数.

解答 解:(1)游标卡尺的主尺读数为29mm,游标读数为0.05×12mm=0.60mm,则最终读数为29.60mm=2.960cm.
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知,滑块经过光电门1的速率为:v=$\frac{d}{△{t}_{1}}=\frac{2.960×1{0}^{-2}}{0.032}m/s$=0.925m/s.
(3)根据速度位移公式得:${{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}=2al$,解得:a=$\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2l}$,根据牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma,则动摩擦因数为:μ=$tanθ-\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2glcosθ}$.
故答案为:(1)2.960;(2)0.925;(3)$tanθ-\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2glcosθ}$.

点评 本题考查了运动学公式和牛顿第二定律的基本运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,掌握游标卡尺的读数方法,注意游标卡尺读数时不需估读.

练习册系列答案
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13.在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:R x(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表:A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:E1(电动势3V,内阻不计);E2(电动势12V,内阻不计);
滑动变阻器:R(最大阻值约20Ω);螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图1所示,读数为2.718mm.
(2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选A1、电源应选E1(均填器材代号),在虚线框(图2)内完成电路原理图.

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14.如图所示,一根长度为L、质量为m的导线AB,用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中,现要使悬线张力为零,则AB导线通电方向怎样?电流大小是多少?

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11.如图(a)所示一理想自耦变压器,A、B端输入电压如图(b)所示.A1、A2和V1、V2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表,其示数分别用I1、I2、U1、U2表示,R为定值电阻,现将滑动头P从图示位置逆时针匀速转动,在P转动过程中,电流表和电压表均未超过其量程,下列选项中能正确反映I1、I2、U1、U2变化规律的是(  )
A.B.
C.D.

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18.三个相同的灯泡额定功率均为40W,按照如图所示电路连接,则这三个灯泡消耗的总功率不应超过(  )
A.40 WB.60 WC.80 WD.120 W

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8.物体以速度v0水平抛出,若不计空气阻力,则当其竖直分位移与水平位移相等时,以下说法中正确的是(  )
A.竖直分速度等于水平分速度B.运动的位移为$\frac{{2{v_0}^2}}{g}$
C.运动的时间为$\frac{{2{v_0}}}{g}$D.瞬时速度大小为$\sqrt{5}{v_0}$

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15.如图甲所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置图.

(1)本实验中,下列器材中不必要的是ac.
a.天平    b.交流电源    c.秒表    d.打点计时器
(2)图乙为实验测得的一条纸带,其中O为纸带下落的起始点,T为图中相邻两点之间的时间间隔,在计算图中N点速度时,几位同学分别用下列不同的方法进行,其中最佳方法是D
A.通过vN=gnF计算vN
B.通过VN=g(n-1)T计算vN
C.用刻度尺量出图中的xn和xn+1,通过vN=$\frac{{x}_{n}+{x}_{n+1}}{2T}$计算vN
D.用刻度尺量出图中的dn-1和dn+1,通过vN=$\frac{{d}_{n+1}-{d}_{n-1}}{2T}$计算vN
(3)在(2)中若采用A选项的算法,那么物体增加的动能将略大于(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)减小的重力势能.

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12.如图所示的电路中,灯泡L1、L2电阻一定,电源的电动势为E,内阻为r,A为内阻可忽略的电流表,V为内阻很大的电压表,当滑动变阻器R滑动触头向图中b端移动时,下列判断正确的是(  )
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13.神经纤维可分为有髓鞘和无髓鞘两大类,现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质--髓质累积而成,具有很大的电阻,经实验测得髓质的电阻率为ρ=8×106Ω•m.某生物体中某段髓质神经纤维可看做长为20cm,半径为4cm的圆柱体,在其两端加上逐渐升高的电压,当电压U=100V时,该髓质神经纤维发生反应,则引起该髓质神经纤维产生感觉的最小电流为(  )
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