(10 分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如…——2012 高考物理第 11 题答案解析

2012_江苏卷

2012 江苏 第 11 题 解答题 区分题
2012_江苏卷

11.(10 分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验.实验中,当木块 A 位于水平桌面上的 O 点时,重物 B 刚好接触地面.将 A 拉到 P点,待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点.分别测量 OP、OQ 的长度h和s.改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据

(1)实验开始时,发现A 释放后会撞到滑轮.请提出两个解决方法
(2)请根据下表的实验数据作出s﹣h关系的图象
<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>h/cm</td><td rowspan=1 colspan=1>20.0</td><td rowspan=1 colspan=1>30.0</td><td rowspan=1 colspan=1>40.0</td><td rowspan=1 colspan=1>50.0</td><td rowspan=1 colspan=1>60.0</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>s/cm</td><td rowspan=1 colspan=1>19.5</td><td rowspan=1 colspan=1>28.5</td><td rowspan=1 colspan=1>39.0</td><td rowspan=1 colspan=1>48.0</td><td rowspan=1 colspan=1>56.5</td></tr></table>

(3)实验测得 A、B 的质量分别为 m=0.4kg、M=0.50kg.根据 s﹣h 图象可计算出 A木块与桌面间的动摩擦因数 $\mu { = } \_ { 0 . 4 }$ .(结果保留一位有效数字)

(4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致 μ 的测量结果 偏大 (选填“偏大”或“偏小”).

参考答案

0.4

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关键能力
实验
难度
区分题

完整解析 · 逐步详解

【考点】M9:探究影响摩擦力的大小的因素

【专题】13:实验题;16:压轴题;524:摩擦力专题

【分析】(1)B 减少的重力势能转化成系统的内能和 A、B 的动能,A 释放后会撞到滑轮,说明B 减少的势能太多,转化成系统的内能太少,从而找作答依据

(2)根据所给数据进行描点、连线作图;

(3)对在 B 下落至临落地时和在 B 落地后,A 运动到 Q,两个过程运用动能定理,求得μ的表达式,再结合从s﹣h图象,即可求解μ;

> ④由于滑轮轴的摩擦会导致s变小,根据μ的表达式可知误差结果

【解答】解:(1)B 减少的重力势能转化成系统的内能和 AB 的动能,A 释放后会撞到滑轮,说明B 减少的势能太多,转化成系统的内能太少,可以通过减小B的质量;增加细线的长度(或增大A 的质量;降低B的起始高度)解决.故解决方法有:可以通过减小B的质量;增加细线的长度(或增大A的质量;降低B的起始高度)

(2)描点,连线,如图所示:

> ③B 下落至临落地时根据动能定理有: $\mathrm { \bf { M g h } - \mu \mu \mathrm { { m g h } = \frac { 1 } { 2 } \mu \Omega ( \mathrm { { M + m } ) \Sigma \mathrm { { \sigma v } ^ { 2 } } } } }$ ,在B落地后,A运动到Q,有 ${ \cdot } \frac { 1 } { 2 } m v ^ { 2 } = m g \mu s , \mu = \frac { M h } { ( m + M ) s + m h }$ ,又A、B的质量分别为 $\mathrm { m } { = } 0 . 4 0 \mathrm { k g }$ 、M$= 0 . 5 0 \mathrm { k g }$ ,在s﹣h图象上任取一组数据代入可以求得: $\mu { = } 0 . 4$
故答案为:0.4

> ④由于滑轮轴的摩擦,会导致绳子的拉力相对偏小,A 运动的加速度也就偏小,s 也就偏小,根据, $\mu = \frac { M h } { ( m + M ) s + m h }$ ,所以 μ 偏大

故答案为:偏大

【点评】在判断此类问题时,要深刻理解动能定理,能量守恒定律,要会通过图象分析

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四、选修 3-3

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