Question

15．物理興趣小組想測量滑塊和長木板之間的動摩擦因數．實驗裝置如圖甲所示，一端裝有定滑輪的表面粗糙的長木板固定在水平實驗臺上，木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個輕小動滑輪，輕繩的一端與固定在墻上的拉力傳感器相連，另一端繞過動滑輪和定滑輪，與沙桶相連．放開沙桶，滑塊在長木板上做勻加速直線運動．
實驗時，滑塊加速運動，固定在長直木板上的加速度傳感器可讀出滑塊的加速度a，拉力傳感器可讀出繩上的拉力F．逐漸往沙桶中添加沙，重復實驗．以F為縱軸、以a為橫軸，得到的圖象如圖乙所示，其直線的截距等于b、斜率等于k．重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦．
（1）實驗中，必要的措施是A．
A．細線必須與長木板平行
B．必須測出沙和沙桶的質量
C．必須測出滑塊和動滑輪的質量
D．必須保證每次都從同一位置釋放滑塊
（2）滑塊和長木板之間的動摩擦因數μ=$\frac{b}{kg}$（如果需要測得其他物理量，要在表達式后面說明該物理量的含義）．

Answer 1

分析 由實驗方案可知，滑塊受到的拉力為拉力傳感器示數的兩倍，滑塊同時受摩擦力，由加速度傳感器讀出加速度，由牛頓第二定律可得2F-f=ma，即F=$\frac{m}{2}$a+$\frac{f}{2}$結合乙圖，可知實驗中必要的措施，并可得摩擦因數

解答 解：（1）A、為保證拉力為F，故細線必須與長木板平行，否則是其水平方向的分力，故A正確
B、跟據題意，拉力通過傳感器讀出，不必測量沙和沙桶的質量，故B錯誤
C、由牛頓第二定律可得2F-f=ma，即F=$\frac{m}{2}$a+$\frac{f}{2}$結合乙圖，可求出滑塊和動滑輪的質量，故C錯誤
D、傳感器的讀數不受位置影響，故D錯誤
故選：A
（2）滑塊受到的拉力F為拉力傳感器示數的兩倍，即：
T=2F
滑塊受到的摩擦力為：
f=μmg
由牛頓第二定律可得：
T-f=ma
解得力F與加速度a的函數關系式為：F=$\frac{m}{2}$a+$\frac{f}{2}$
由圖象所給信息可得圖象斜率為：k=$\frac{m}{2}$
截距為：b=$\frac{umg}{2}$
解得：
μ=$\frac{b}{kg}$
故答案為：（1）A（2）$\frac{b}{kg}$

點評 本題重點是考察學生實驗創新能力及運用圖象處理實驗數據的能力，對這種創新類型的題目，應仔細分析給定的方案和數據，建立物理模型