Question

【題目】某同學利用“驗證牛頓第二定律”的實驗器材測量滑塊和長木板之間的動摩擦因數。如圖所示，帶滑輪的長木板水平放置，力傳感器固定在墻上，輕繩分別跨過固定在滑塊和長木板末端的滑輪，與力傳感器和沙桶連接。在沙桶重力作用下滑塊沿長木板做勻加速直線運動，滑塊右側紙帶通過打點計時器打出一系列點跡，細繩拉力可由傳感器直接讀出。若輕繩與長木板平行，且不計輕繩與各滑輪之間的摩擦，試完成下列問題：

(1)實驗時，一定要進行的操作是__________；

A.將長木板右端墊高以平衡摩擦力

B.使沙和沙桶的總質量遠小于滑塊質量

C.將打點計時器接交流電源

D.用天平測沙和沙桶的總質量

(2)實驗獲得的紙帶如下圖所示，相鄰兩個計數點之間的還有四個計時點未畫出，打點計時器所接交流電的頻率為f，則滑塊加速度的表達式為_______________；

(3)若力傳感器示數為F，滑塊的質量為m，重力加速度為g，用a表示滑塊的加速度，則滑塊與桌面之間的摩擦因數表達式為____________________；

(4)若s1=1.60cm，s2=2.09cm，s3=2.60cm，s4=3.12cm，s5=3.60cm，s6=4.08cm，f=50Hz，F=0.14N，m=0.1kg，g=9.8m/s2，則摩擦因數大小為__________。（保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】C 0.23

【解析】

(1)[1]A.測量滑塊和長木板之間的動摩擦因數，不需要將長木板右端墊高以平衡摩擦力，A錯誤；

B.繩子的拉力可以通過力傳感器得出，不需要滿足沙和沙桶的總質量遠小于滑塊質量，B錯誤；

C. 打點計時器應接交流電源，C正確；

D.拉力的大小可以通過拉力傳感器測出，不需要用天平測沙和沙桶的總質量，D錯誤。

故選C。

(2)[2]用逐差法求滑塊加速度

又

即

所以

(3)[3]根據牛頓第二定律得

解得

(4)[4]代入數據，得滑塊加速度為

則摩擦因數大小為