专题7.15 测量动摩擦因数（基础篇）（解析版）.doc

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。【名师解析】根据牛顿第二定律F=ma以及匀变速运动规律,联立进行计算摩擦系数。如果改动光电门A,可进行初速度的更改进行计算。(1)由位移公式可知,,根据牛顿第二定律知μmg=ma,联立解得:,故图(b)的斜率2原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!=,解得μ≈;(2)由公式可知。,因此,如果光电门移动到C点,则初速度为零,即,故对应图象为C;如果A还在C点的右边,则,故对应图象为A,故选AC。【参考答案】(1);(2)AC;【点评】本题考查了探究摩擦系数的实验,解题关键是通过运动规律找出图象中斜率所表示的物理含义。2.(2019河南中原名校联盟模拟5)某同学用图甲所示的装置测量木块与水平传送带之间的动摩擦因数μ,跨过定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方改置砝码,让传送带顺时针运行,木块静止后,读出弹簧秤的示数F,可测得木块受到的滑动摩擦力大小。(1)放一个砝码时,弹簧秤的示数如图甲所示,其读数为______N。(2)增加砝码个数,重复上述实验,作出示数F与砝码个数n的关系图象如图乙所示,己知每个砝码的质量均为50g,,可求得μ=______(结果保留2位有效数字);由上述信息______(选填“能”或“不能”)求出木块的质量。(3)传送带顺时针运行的速度大小对本实验结果______(填“有”“无”)影响【参考答案】(1)(～);(2)(～);能;(3)无。【名师解析】(1)由图可知,,;(2)由实验原理可得:F=f=μ(nm+M)g,即为:F=μmgn+Mg由图象可得斜率k==,即μmg=k,联立解得:μ=,即为f=μG=,所以能求出木块的质量m=3原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!=。(3)物块相对于传送带打滑后摩擦力不变,与传送带的速度大小无关,所以传送带顺时针运行的速度大小对本实验结果无影响。3.(2019河南安阳二模)某实验小组用如图所示的实验装置测量物块与水平固定桌面之间的动摩擦因数。已知物块、遮光板和拉力传感器的总质量为M,重物质量为m,遮光板的宽度为d(d很小),遮光板与光电门之间的距离为L,重力加速度为g,细线恰伸直,重物由静止释放。(1)在完成本实验时,<<(2)某次实验时,测出遮光板通过光电门所用的时间为△t,则此实验过程物块运动的加速度a=______。(3)实验时,改变重物m的质量,多次实验,记录拉力传感器的示数F,计算物块的加速度a,根据实验数据画出a-F图象,图线与纵轴的交点为(0,-b),则物块与水平桌面间的动摩擦因数为______。【参考答案】(1)A;(2)12L(d△t)2;(3)bg;【名师解析】(1)实验过程中,细线必须平行于水平桌面,否则物体不能做匀变速直线运动,故A正确;重物加速下降过程中,重物处于失重状态,细线拉力小于重物重力,因而传感器的示数小于重物的重力,故B错误;由于传感器已经测量出细线的拉力,并不需要用重物的重力近似替代细线的拉力,因而不需要满足条件m<<M,故C错误;与重物相连的细线绕过定滑轮,若传感器固定在重物上,细线对物块的拉力因滑轮摩擦的存在误差更大,故D错误;(2)根据运动学公式由(d△t)2=2aL解得:a=12L(d△t)2;4原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(3)对于物块、遮光板和传感器,根据牛顿第二定律由F-μMg=Ma解得:a=1MF-μg根据题意有:-μg=-b解得:μ=bg;【关键点拨】(1)为了保证拉力恒定,细线必须平行于桌面;重物向下加速运动时,拉力小于重力;拉力传感器可以直接测出绳子拉力大小;传感器固定在重物上时,传感器示数并不等于物块所受拉力,因为有滑轮摩擦力存在;(2)遮光板通过光电门的时间很短,可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速度;根据速度位移关系公式2aL=v2列式求解;(2)对M进行受力分析,然后使用牛顿第二定律即可求得摩擦因数;本题关键明确探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验的实验原理,难度适中。4.(2019山东潍坊三模)某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图(b)所示,图中标出了5个连续点之间的距离。(1)物块下滑是的加速度a= m/s2打点C点时物块的速度v= m/s;(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还需测量的物理量是(填正确答案标号)。【参考答案】(1),;(2)C。【名师解析】(1)根据△x=aT2,有:解得:a===:v=m/s=(2)对滑块,根据牛顿第二定律,有:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma解得:μ=5原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!故还需要测量斜面的倾角,故选:C;5.(6分)(2019湖南娄底二模)某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数。PQ为一块倾斜放置的木板,在斜面底端Q处固定有一个光电门,光电门与数字计时器相连(图中未画)。每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放,但始终保持斜面底边长L=。(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如乙图所示,则d=__________cm;(2)该小组根据实验数据,计算得到物体经过光电门的速度v,并作出了如图丙所示的v2-h图象,。由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ=______________;(3)若更换动摩擦因数更小的斜面,重复上述实验得到v2-h图象,其图象的斜率将______________(填“增大”“减小”或“不变”)。【参考答案】.(6分,每空2分)(1) (2) (3)不变【名师解析】(1)由图知第5条刻度线与主尺对齐,d=+5×=;(2)设斜面的长为s,倾角为θ。由动能定理得(mgsinθ-μmgcosθ)s=mv2即mgh-μmgL=mv2,v2=2gh-2μgL由图象可知,当h=,v=0,代入v2=2gh-2μgL得μ=(3)由v2=2gh-2μgL知斜率k=2g为定值,若更换动摩擦因数更小的斜面,图象的斜率不变。6.(6分)(2019广西桂林、崇左二模)如图所示装置可以用来测量滑块和水平面间动摩擦因数。在水平面上将弹簧一端固定,另一端与滑块接触(两者不固连)。压缩弹簧,静止释放,滑块被弹出,离开弹簧后经过光电门O,最终停在P点。已知挡光片的宽度d,记录滑块上挡光片通过光电门的时间t,重力加速度大小为g。(1)滑块经过O点的速度为。(2)除了记录滑块挡光片通过D点光电门的挡光时间之外,还需要测量的一个物理量是(填选项前的字母)。(带挡光片),侵权必究!(3)动摩擦因数的表达式为(用上述测量量和重力加速度g表示)。【参考答案】(1);(2)B;(3)【命题意图】本题考查动摩擦因数的测量、动能定理及其相关知识点。【解题思路】(1)由于遮光片很窄,可以用平均速度代替瞬时速度,根据平均速度公式可知,遮光片宽度与滑块遮光片通过光电门的时间比值等于滑块的速度为:v=;(2)对于上述实验过程,还需要测量的一个物理量是:光电门O与P之间的水平距离s,故B正确。(3)对于滑块由B到C的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得:﹣μmgx=0﹣mv2;联立以上两式得动摩擦因数的表达式为:μ=7.(2018福建质检)某同学利用图(a)装置测定滑块与桌面间的动摩擦因数。实验中,钩码通过轻绳拉着滑块在水平桌面上做直线运动,钩码着地后滑块继续运动,打点计时器在纸带上打下一系列的点。取钩码着地后滑块继续运动过程中对应的一段纸带,用刻度尺测出纸带上部分相邻计时点的间距如图(b)。已知交流电源频率为50Hz,。回答下列问题:图(b)单位:(a)滑块钩码打点计时器纸带轻绳(1)打点时纸带的________(填“A”或“B”)端靠近滑块。(2)滑块与桌面间的动摩擦因数为________。(结果保留3位有效数字)(3)由实验测定的动摩擦因数________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。【参考答案】(1)B (2) (3)大于【考查内容】本题以“研究匀变速直线运动”学生分组实验为基础,测定动摩擦因数。主要考查匀变速直线运动、动摩擦因数、牛顿运动定律等知识。侧重考查实验能力,要求考生理解测定动摩擦因数实验的原理和方法,分析实验过程,处理实验数据,评价实验误差。体现了获取和处理数据、基于数据得出结论并作出解释等物理核心素养的考查。7原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【名师解析】滑块先做匀加速运动,后做匀减速运动。在匀减速运动过程,相同时间内两点间距离越来越小,故B端靠近滑块;利用逐差法计算:a=m/s2=,钩码着地后滑块主要受滑动摩擦力而减速,由牛顿第二定律得μmg=ma,故滑块与桌面间的动摩擦因数μ===;滑块做匀减速运动时,除了受到桌面的摩擦力外,还受到纸带的阻力f纸,由μ真mg+f纸=ma知,μ>μ真,即测定的动摩擦因数大于真实值。本题的解题关键是明确实验过程,利用逐差法处理纸带数据,并理解产生实验误差的原因。8.(2018金考卷)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时,采用如图所示的装置,图中长木板水平固定。 (1)实验过程中,电火花计时器应接在(选填“直流”或“交流”)电源上,调整定滑轮高度,使。(2)己知重力加速度为g,测得木块的质量为M,砝码盘和砝码的总质量为m,木块的加速度为a ,则木块与长木板间动摩擦因数μ= 。(3)如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻两计数点间还有4个打点未画出。从纸带上测出=,=,=,=。则木块加速度大小=m/s2(保留两位有效数字)。【参考答案】(1)交流电(1分),细线与长木板平行(1分)(2)(2分),(3)(写成其它数不给分)(2分)【名师解析】(1)实验过程中,电火花计时器应接在交流220V电源上,调整定滑轮高度,使细线与长木板平行。9原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(1)对砝码盘和砝码、木块组成的整体,由牛顿第二定律,mg-μMg=(M+m)a,解得:μ=。(3)由△x=aT2和逐差法,解得a=。9.(2018江西赣州14县市联考)某兴趣实验小组的同学利用如图所示装置测定物块与木板AD、DE间的动摩擦因数μ1、μ2;两块粗糙程度不同的木板AD、DE对接组成斜面和水平面,两木板在D点光滑连接(物块在此处运动不损失机械能),且AD板能绕D点转动。现将物块在AD板上某点由静止释放,滑块将沿AD下滑,最终停在水平板的C点;改变倾角,让物块从不同的高度由静止释放,且每次释放点的连线在同一条竖直线上(以保证图中物块水平投影点B与接点D间距s不变),用刻度尺量出释放点与DE平面的竖直高度差h、释放点与D点的水平距离s,D点与最终静止点C的水平距离x,利用多次测量的数据绘出x-h图像,如图所示,则(1)写出x-h的数学表达式(用μ1、μ2、h及s表示);(2)若实验中s=,x-h图象的横轴截距a=,纵轴截距b=,则μ1=,μ2=。【参考答案】(1)(2);【名师解析】(1)对物块的运动,由动能定理,mgh-μ1mgcosθ·-μ2mgx=0,解得:。(2)图象的横轴截距a=,s=,,当x=0时,h=a,代入,得μ1=a/s=。纵轴截距b=,当h=0时,代入,得s=b,解得μ2=。10.(8分)实验小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间动摩擦因数μ,提供的器材有:带定滑轮的长木板,有凹槽的木块,质量为m0的钩码若干,打点计时器,电源,纸带,,剩余的钩码放在木块的凹槽中,保持长木板水平,利用打出的纸带测量木块的加速度.(1)正确进行实验操作,得到一条纸带。纸带的一部分如左图所示,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=。该同学将纸带从每个计数点处截断,得到6条短纸带,再把6条短纸带的下端对齐贴在纸上,以纸带下端为横轴建立直角坐标系,并将刻度尺边缘紧靠纵轴,其示数如右图所示。则打下计数点“2”时小车的速度大小为____________m/s;小车的加速度大小为___________m/s9原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!2(结果均保留两位有效数字)(2)将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端,改变悬挂钩码的总质量m,测得相应的加速度a,作出a-=,则木块与木板间动摩擦因数μ=________(保留两位有效数字);μ的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。(3)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量.【参考答案】(1);;(2);大于;(3)不需要【名师解析】(1)依据中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,那么计数点“2”时小车的速度大小为:;由逐差法可得:;(2)设木块的质量为M,,钩码总个数为k。根据牛顿第二定律有,,,联立可解得加速度为:,由图可知,当m=0时,,则木块与木板间动摩擦因数μ=。因滑轮与轴承、细线间有摩擦,纸带与打点计时器间有摩擦,所以测量值大于真实值。10原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(3)实验中没有采用细线拉力等于重力,.(2016·湖北襄阳调研)某同学用如图甲的装置来测定滑块与导轨间的动摩擦因数。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2,滑块上固定一遮光条,滑块用细线跨过定滑轮与钩码相连。(1)用游标卡尺测遮光条的宽度d,图乙中游标卡尺读数为________cm。滑块在轨道上做匀加速运动时,先后通过光电门1、2所用的时间分别为t1、t2,两光电门间的距离为L,用d、t1、t2、L表示滑块运动的加速度a=________。(2)要使细线中拉力近似等于钩码重力,滑块质量M与钩码质量m应满足________关系。(3)满足(2)后,调整气垫导轨水平,断开气源时,测得滑块在轨道上运动的加速度为a1;不改变钩码的质量,接通气源,测得滑块在轨道上运动的加速度为a2,用a1、a2、g表示滑块与导轨间的动摩擦因数μ=________。【参考答案】(1) (-) (2)M远远大于m (3)【名师解析】(1)游标卡尺的读数为2mm+×5==;根据v-v=2aL可得a=(-)。(2)若钩码的重力近似等于细线拉力,则钩码质量应远远小于滑块的质量。(3)气垫导轨水平,气源断开时,对于滑块有mg-μMg=Ma1;接通电源时,对滑块有mg=Ma2,联立解得μ=。。AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切,C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度大小为g。实验步骤如下:①用天平称出物块Q的质量m;