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8.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数,实验装置如图1所示,表面粗糙的木板一端放在水平桌面上,另一端架在某一高度的物体上,构成一个斜面.把打点计时器固定在木板上端.将纸带穿过打点计时器连在滑块的后面.接通电源,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点.已知打点计时器使用的交流电源的平率为50Hz.

①图2是实验中获取的一条纸带的一部分,并用毫米刻度尺进行测量的示意图,A、B、C、D、E是计数点,每相邻两计数点间还有4个点未标出.则滑块运动的加速度a=0.40m/s2(结果保留两位有效数字)
②为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量或者已知的有bcd
a.滑块的质量m             b.木板的长度L
c.木板上端离桌面的高度h    d.当地的重力加速度g
③滑块与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$(用被测物理和已知量的字母表示)

分析 根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小.根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma,由此可知需要测量的物理量.根据牛顿第二定律的表达式,可以求出摩擦系数的表达式.

解答 解:①每相邻两个计数点间还有4个实验点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,
根据刻度尺的读数可知,AB的距离x1=0.60cm,BC的距离x2=1.00cm,CD的距离x3=1.40cm,DE的距离x4=1.80cm.
根据逐差相等的公式△x=at2
得:$a=\frac{({x}_{4}+{x}_{3})-({x}_{2}+{x}_{1})}{4{T}^{2}}$=$\frac{(1.80+1.60)-(1.00+0.60)}{4×0.{1}^{2}}×0.01=0.40$m/s2
②根据牛顿第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma,可知只要求出cosθ和sinθ即可,根据数学知识可知只要求出木板的长度L和木板的末端被垫起的高度h即可,当然还要知道当地的重力加速度,故bcd正确,a错误.
故选:bcd.  
③根据mgsinθ-μmgcosθ=ma,
解得:$μ=\frac{gsinθ-a}{gcosθ}$
根据数学知识有:$sinθ=\frac{h}{L}$,$cosθ=\frac{\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}{L}$,
所以带入解得:μ=$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$ 
故答案为:①0.40; ②bcd;③$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$

点评 本实验结合牛顿第二定律考查了滑动摩擦因数的测定,解决问题的突破点是数学知识的应用,本题是考查数学知识在物理中应用的典型题目

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

15.关于共点力,下列说法中不正确的是(  )
A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,这两个力是共点力
B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力
C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们力的作用线汇交于同一点,则这几个力是共点力

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

19.如图1是一位同学做“探究动能定理”的实验装置图.

①让一重物拉着一条纸带自由下落,通过打点计时器在纸带上打点,然后取纸带的一段进行研究.若该同学打出的纸带如图2所示,已知重物的质量m=1kg,打点计时器的工作频率为50Hz,当地重力加速度g=9.8m/s2,利用这段纸带中的2、5两点测定重力做功为1.06J,物体动能的增加量为1.03J.通过比较可知,在误差允许的范围内,重力做的功等于动能的增加量.
②该同学计算了多组动能的变化量△Ek,画出动能的变化量△Ek与下落的对应高度△h的关系图象,在实验误差允许的范围内,得到的△E-△h图象应是如图3的C.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

16.电动自行车的电池用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大.某兴趣小组将一辆旧电动自行车的电池充满电,取下四块电池,分别标为A、B、C、D,测量它们的电动势和内阻.

①用多用表直流电压50V挡测量每块电池的电动势.测量电池C时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为11.0V.
②用图乙所示电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r,图中R0为保护电阻,其阻值为5Ω.改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I,根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的$\frac{1}{I}$-R图线,如图丙.由图线C可知电池C的电动势E=10.7V;内阻r=1.42Ω.
③分析图丙可知,电池D(选填“A”、“B”、“C”或“D”)较优.

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

3.许多科学家在物理学发展过程中作出了重要贡献,下列表述符合史实的是(  )
A.亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因
B.伽利略以实验和数学推理相结合的科学研究方法得到了落体运动规律
C.牛顿在开普勒三定律的基础上发现了万有引力定律并测出了引力常量
D.密立根通过油滴实验比较精确地测定了电荷量e的数值

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

13.假设某水电站交流发电机的线圈的面积为0.1$\sqrt{2}$m2,其转速为50r/s,匀强磁场磁感应强度为$\frac{1}{π}$T,线圈的匝数为500,其内阻可以忽略不计,工作时,从线圈经过中性面开始计时,发出的电要经过理想变压器升压后向远处供电,到达用户端再用理想变压器降压,已知输电线的总电阻为10Ω,用户所需要的功率为400kW,电压为220V,降压变压器的原副线圈匝数比为500:11(  )
A.发电机输出电压的瞬时值为u=5000$\sqrt{2}$sinl00π伏
B.升压变压器的原副线圈匝数比为25$\sqrt{2}$:52
C.发电机输出功率为408kW
D.当用户所用功率在0-400kW之间变化时,则降压变压器的输出电压变化范围是0~220$\sqrt{2}$V

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

20.用α粒子轰击静止氮原子核(${\;}_{7}^{14}$N)的实验中,假设某次碰撞恰好发生在同一条直线上.已知α粒子的质量为4m0,轰击前的速度为v0,轰击后,产生质量为17m0的氧核速度大小为v1,方向与v0相同,且v1<$\frac{{v}_{0}}{5}$,同时产生质量为m0的质子,求:
①写出该实验的反应方程式;
②质子的速度大小和方向.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

17.用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒•m2从高处由静止开始下落,在m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.图2是给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,相邻两计数点间均有4个点未画出,计数点间的距离如图2所示.已知m1=50g、m2=150g,则(g取9.8m/s2,所有结果均保留三位有效数字)

①纸带上打下计数点5时的速度v=2.40m/s;
②在打0~5点过程中系统动能的增量△Ek=0.576J,系统重力势能的减少量△Ep=0.588J;
③若某同学作出了$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图线(如图3),据图线得到的重力加速度为g=9.67m/s2,试分析该重力加速度大小与g=9.8m/s2不等的原因是纸带与打点计时器限位孔间的摩擦阻力,或重物运动与空气间的阻力,或滑轮轴承间的阻力等.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

18.如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落.利用此装置可以测定重力加速度.
①通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度,为使图纸的斜率等于重力加速度,除作v-t图象外,还可作$\frac{{v}^{2}}{2}-h$图象.
②利用此装置还可以完成力学中的什么实验验证机械能守恒(答出一个即可)

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