Question

【題目】為了測(cè)量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中擋板可固定在桌面上，輕彈簧左端與擋板相連，圖中桌面高為h，O1、O2、A、B、C五個(gè)點(diǎn)在同一水平直線上，已知重力加速度為g，空氣阻力可忽略不計(jì)．

實(shí)驗(yàn)過(guò)程一：擋板固定在O1點(diǎn)，推動(dòng)滑塊壓縮彈簧，使滑塊移到A處，測(cè)量O1、A間的距離，如圖甲所示。將滑塊由靜止釋放，最終滑塊落在水平面上的P點(diǎn)，測(cè)出P點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x1；

實(shí)驗(yàn)過(guò)程二：將擋板的固定點(diǎn)移到距O1點(diǎn)距離為d的O2點(diǎn)，如圖乙所示，推動(dòng)滑塊壓縮彈簧，使滑塊移到C處，使O2、C間的距離與O1、A間的距離相等，將滑塊由靜止釋放，最終滑塊落在水平面上的Q點(diǎn)，測(cè)出Q點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x2。

（1）寫出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ＝________（用題中所給物理量的符號(hào)表示）。

（2）為完成本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是________。

A．必須測(cè)出小滑塊的質(zhì)量

B．必須測(cè)出彈簧的勁度系數(shù)

C．彈簧的壓縮量不能太小

D．必須測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)

（3）小紅在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程二時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑離桌面，為了測(cè)量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，還需測(cè)量的物理量是________。

（4）某同學(xué)認(rèn)為，不測(cè)量桌面高度，改用秒表測(cè)出小滑塊從飛離桌面到落地的時(shí)間，也可測(cè)出小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．此實(shí)驗(yàn)方案________（填“可行”或“不可行”），理由是_________。

Answer 1

【答案】 C 滑塊停止滑動(dòng)的位置到B點(diǎn)的距離l（或直接測(cè)量AB及過(guò)程二中滑塊滑行的距離s） 不可行 滑塊在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間很短，使用秒表測(cè)量誤差較大

【解析】

（1）[1]．由平拋規(guī)律知圖甲中滑塊從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)時(shí)的速率為：

設(shè)彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能為Ep，從A點(diǎn)到B點(diǎn)由能量守恒知：

同理圖乙中滑塊從C點(diǎn)滑到B點(diǎn)時(shí)的速度為：

從C點(diǎn)到B點(diǎn)有：

CB＝AB＋d

聯(lián)立解得。

（2）[2]．ABD．由（1）中表達(dá)式可知，滑塊質(zhì)量、彈簧的原長(zhǎng)和彈簧勁度系數(shù)均不需要測(cè)量，ABD錯(cuò)誤；

C．因本實(shí)驗(yàn)中要求滑塊離開(kāi)桌面后能做平拋運(yùn)動(dòng)，且滑塊在桌面上還要克服摩擦力做功，所以彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能不能太小，即彈簧的壓縮量不能太小，選項(xiàng)C正確。

故選C。

（3）[3]．在圖甲中有：

而在圖乙中滑塊沒(méi)能滑離桌面，則應(yīng)有：

為了測(cè)量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，應(yīng)知道滑塊所滑行的距離，所以還應(yīng)測(cè)量滑塊停止滑動(dòng)時(shí)的位置到B點(diǎn)的距離l，或者直接測(cè)量A、B兩點(diǎn)間的距離及實(shí)驗(yàn)過(guò)程二中滑塊滑行的距離s。

（4）[4] [5]．此方案不可行，因?yàn)榛瑝K在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間很短，使用秒表測(cè)量誤差較大。