问题 问答题

(2008•镇江模拟)I.光电计时器是一种研究物体运动的常用计时器,其结构如图甲所示,a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从 a、b 间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.

利用图乙所示装置测定正方体小铁块和由长木板制成的斜面体(包括水平部分,斜面与水平面之间有一小段圆弧连接,长度忽略不计,水平部分足够长,重力加速度为g)间的动摩擦因数μ.

(1)用20个等分刻度的游标卡尺测定小铁块的边长出______mm.( 如图丙所示)

(2)将斜面体置于水平桌面上,斜面顶端 P 悬挂一铅垂线,Q 为锥尖与桌面的接触点,1和 2 是固定在斜面上的两个光电门(与之连接的电路未画出),让小铁块由P点沿斜面滑下,小铁块通过光电门 1、2 的时间分别为△t1、△t2,用米尺测得 l、2 之间的距离为 L(L>>d),则小铁块下滑过程中的加速度 a=______;再利用米尺测出______、______,就可以测得动摩擦因数 μ.

(3)若光电计时器出现故障不能使用,现只利用米尺测定动摩擦因数 μ,请写出实验方案:______测得的动摩擦因数μ=______.(用测定的物理量所对应的字母表示)

答案

(1)游标卡尺主尺读数为20mm,游标读数为0.05×4=0.20mm,所以最终读数为20.20mm.

(2)铁块通过光电门1时的速度为:v1=

d
△t1
,通过光电门2时的速度为:v2=
d
△t2

根据速度和位移关系式v2

-v20
=2ax得

小铁块下滑过程中的加速度 a=

(
d
t2
)
2
-(
d
t1
)
2
2L
=
d2
(△t21
-△t22
)
2
L△t21
△t
22

小铁块下滑过程中受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律得:

a=

F
m
=gsinθ-μgcosθ  θ为斜面倾角.

μ=

gsinθ-a
cosθ

所以再利用米尺测出斜面的高H,斜面的长S,就可以测得动摩擦因数 μ.

(3)实验方案:让小铁块由顶端从静止滑下,滑至水平板上的C点停下,测出顶端的高度h和小铁块在整个过程中的水平位移l

运用动能定理研究小铁块由顶端从静止滑下,滑至水平板上的C点停下,

mgh-μmgcosθ•L-μmgL′=0-0=0,L为斜面的长度,L′为在水平面上滑行的距离.

μ=

h
Lcosθ+L′

Lcosθ为斜面在水平方向的长度,所以l=Lcosθ+L′为小铁块在整个过程中的水平位移.

μ=

h
l

故答案为:(1)20.20

(2)

d2
(△t21
-△t22
)
2
L△t21
△t
22
   斜面的高H,斜面的长S,

(3)实验方案:让小铁块由顶端从静止滑下,滑至水平板上的C点停下,测出顶端的高度h和小铁块在整个过程中的水平位移l,

h
l

选择题
判断题