综合题6.0分
物理

28.如图甲所示,力传感器A与计算机系统相连,可获得力随时间变化的图象。将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过轻绳与滑块相连,调节传感器高度使轻绳水平,质量为m=1.5kg的滑块放在较长的小车上,小车质量为M=2.0kg。一根轻绳跨过光滑的轻质滑轮,一端连接小车,另一端系一空沙桶,调节滑轮使桌面上的轻绳水平,整个装置处于静止状态,现开启力传感器,同时缓慢向空沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒沙子.计算机系统显示的力传感器采集的F-t图象如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则:

(1)滑块与小车间的动摩擦因数μ=_______;若忽略小车与水平桌面间的摩擦,小车稳定运动的加速度a=_______m/s2

(2)若实验中传感器测力端与滑块间的轻绳不水平,左端略低一些,将会使动摩擦因数μ的测量值______(填“偏大”或“偏小”)。

考察知识点

  • 探究影响摩擦力的大小的因素

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正确答案及相关解析

正确答案

(1)0.2;0.21   (2)偏大

解析

(1)由图线可知,小车刚要滑动时刚好克服了滑块对小车的最大静摩擦力而开始滑动,此时小车所受滑块的摩擦力的最大值为3.5N,滑动后小车对滑块的滑动摩擦力大小为3N,滑块的质量为1.5kg,所以μmg=T,代入数据可得μ=0.2,小车稳定运动时对小车由牛顿第二定律有:mg-μmg=Ma,代入数据解得a=0.21m/s2

(2)若轻绳不水平,则轻绳拉力在水平方向上的分力与滑动摩擦力平衡,导致传感器读数略大于滑动摩擦力的数值,根据(1)的计算可知,动摩擦因数μ的测量值偏大一些。

考查方向

滑动摩擦力、静摩擦力和最大静摩擦力、力的合成与分解

解题思路

由图线读出小车刚要滑动时力传感器的读数即为滑块与小车间滑动摩擦力的大小,注意最大静摩擦力略大于滑动摩擦力的大小。

易错点

力传感器的作用是直接读出作用在滑块上的绳子的拉力。

知识点

探究影响摩擦力的大小的因素