《2017届高考物理最新模拟题精选训练（力学实验）专题08动摩擦因数的测量（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017届高考物理最新模拟题精选训练（力学实验）专题08动摩擦因数的测量（含解析）（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、- 1 - 专题08 动摩擦因数的测量 1 （6分） （2017云南模拟） 如图甲所示，力传感器 A与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律。将力传感器 固定在水平桌面上，测力端通过轻质细绳与一滑块相连，调节传感器高度使细绳水平，滑 块放在较长的小车上，滑块的质量 m=1.5 kg，小车的质量为 M=1.65 kg。一根轻质细绳 跨过光滑的轻质滑轮，其一端连接小车，另一端系一只空沙桶，调节滑轮使桌面上部细绳 水平，整个装置处于静止状态。现打开传感器，同时缓慢向沙桶里倒入沙子，当小车刚好 开始运动时，立即停止倒沙子。若力传感器采集的 Ft 图象如图乙所示，重力加速度 g取 10 m/s 2 ，则
2、： （1）滑块与小车间的动摩擦因数 = ；若忽略小车与水平桌面间的摩擦，小车稳 定运动的加速度大小a = m/s 2 。 （2）若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平，左端略低一些，由此而引起的摩擦因 数的测量结果 （填“偏大”或“偏小”） 。 【命题意图】 本题考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律等知识点。对静摩擦力要知 道静摩擦力随外加沿切线方向外力的增加而增大，理解掌握最大静摩擦力；对滑动摩擦力， 要理解意义，知道滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，掌握其计算公式。对牛顿 运动定律要熟练掌握，能够灵活运用。 【解题思路】 （1）根据图乙所示的图象可知，木块m所受的滑动摩擦力为F
3、 f =3.0N，木块m与 小车之间的正压力F N =mg=1.510N=15N。由F f =F N ，解得= 0.2。根据图乙所示的 图象可知，最大静摩擦力为3.5N，立即停止倒沙子，说明小车所受拉力等于砂桶和砂 的重力为 mg=3.5N，砂桶和砂的质量 m=0.35kg。若忽略小车与水平桌面间的摩擦， 对小车和砂桶、砂整体，由牛顿第二定律，mg- F f =（m+M）a，解得小车稳定运动的加 速度大小a =0.25m/s 2 。 【参考答案】 （1） 0.2（2分） ，0.25（2分） - 2 -（2）偏大（2分） 【图象分析】此题给出了力传感器采集的 Ft 图象，由该图象可以得出木块 m
4、 所受的静 摩擦力随砂桶和砂的重力的增大而增大，最大静摩擦力为 3.5N。由该图象可以得出木块 m所受的滑动摩擦力为 3.0N。 【易错点拨】解答此题的易错点主要有：一是不能从力传感器采集的 Ft 图象中得到最大 静摩擦力和滑动摩擦力；二是不能把最大静摩擦力与砂桶和砂的重力联系在一起得出砂桶 和砂的总质量；三是不能把砂桶和砂及小车看作整体分析受力，利用牛顿第二定律正确列 出相关方程。 2.（2016湖南郴州二模）如下图示的器材是：木质轨道（其倾斜部分倾角较大，水平部分 足够长） 、小铁块、两枚图钉、一根细线、一个万能量角器（万能角度尺又被称为角度规、 游标角度尺和万能量角器，它是利用游标卡尺读
5、数原理来直接测量工件角度或进行划线的一 种角度量具，其主尺刻线每格为1，游标的刻线总与主尺相差1，如游标为30格是取主 尺的29等分，其读数方法与游标卡尺一样） 。只用上述器材就可以测定小铁块与木质轨道 间的动摩擦因数。实验步骤是：(1)将小铁块从倾斜轨道上的一固定位置由静止释放，让小铁块能下滑到水平轨道上。(2)由图钉把细线钉在小铁块的起、终点处并拉直。(3)用万能量角器测量 。 （先用文字说明再用字母表示）那么测得小铁块与 木质轨道间的动摩擦因数可表示为=_ 。(4)若万能量角器的示数如图所示，则所测角度的读数为 【参考答案】:（3）细线与水平面之间的夹角， tan （4）4630 （或4
6、6.5） 【名师解析】设倾斜平面与水平面夹角为，倾斜轨道上的一固定位置到最低点在水平面投 影长度为L 1 ，由动能定理，mg L 1 tan-mgcosL 1 /cos-mg（L- L 1 ）=0， 设h= L 1 tan,解得=h/L。- 3 - 用万能量角器测量细线与水平面之间的夹角，则=tan。 根据游标卡尺读数规则，则所测角度的读数为4630 (46.5)。 3.(10分)某物理兴趣小组想测量一滑块与木板间的动摩擦因数，他们将木板制作成如图9甲 所示的斜面和平面，倾斜木板PM与水平木板PN通过P点处一段小圆弧相连接。将滑块从斜 面上由静止释放，滑块带动纸带运动，当滑块运动至P点时，立即
7、将木板PM放平，使其不 影响打点效果，打出的纸带如图乙所示，O为打下的第一个点。经过测量，纸带每相邻两计 数点间的距离为x 1 1.99 cm，x 2 6.01 cm，x 3 9.99 cm，x 4 14.01 cm，x 5 17.25 cm，x 6 16.00 cm，x 7 14.00 cm，x 8 12.01 cm，x 9 9.99 cm；已知打点计时器的打点周 期为0.02 s，图乙中每相邻两计数点间还有四个点没有画出，重力加速度g9.8 m/s 2 。 乙 图9 (1)打点C时滑块的速度为_m/s。 (2)滑块与木板间的动摩擦因数等于_。(计算结果保留一位小数) (3)滑块释放点距离斜
8、面底端P的距离为_cm。 【参考答案】 (1)1.2 (2)0.2 (3)40.5(3)观察纸带可以得出在DE段的某时刻滑块到达斜面底端P点，且滑块在斜面上的加速度 为a斜 4.0 m/s2，vF 1.5 m/s，假设从打下D点到滑块运动 x4x3x2x1 （2T）2 x6x7 2T- 4 - 到P点的时间为tDP，则从打下C点到滑块运动到P点的时间为TtDP，滑块由P点运动到 打下F点的时间为2Tt DP ，则有v P v C a 斜 (Tt DP )v F a(2Tt DP )，解得t DP 0.05 s， 故滑块在斜面运动时间为t 斜 0.45 s，所以x a 斜 t 0.405 m40
9、.5 cm。 1 2 2 斜 4图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下： 用天平测量物块和遮光片的总质量 M，重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用 米尺测量两光电门之间的距离x； 调整轻滑轮，使细线水平； 让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电 门B所用的时间t A 和t B ，求出加速度a； 多次重复步骤，求a的平均值 ； a 根据上述实验数据求出动摩擦因数 。 回答下列问题： (1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图8所示。其读数为 cm。 图8 (2)物块的加速度a可用d、x、t A
10、 和t B 表示为a 。 (3)动摩擦因数可用M、m、 和重力加速度g表示为 。 a (4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于 (填“偶然误差”或“系统 误差”)。- 5 - 【参考答案】 (1)0.960 (2) 1 2x (3) (4)系统误差 mg（Mm）a Mg 5. (2015苏州质检)为了测量木块与木板间的动摩擦因数，某小组使用位移传感器设 计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木 块到传感器的距离位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化 的规律，如图乙所示 (1)根据上述图线，计算0.4 s时木块的速度v_m/
11、s，木块的加速度 a_m/s 2 .- 6 - (2)为了测定动摩擦因数，还需要测量的量是_(已知当地的 重力加速度为g) (3)为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度，下列措施可行的是_ AA点与传感器距离适当大些 B木板的倾角越大越好 C选择体积较大的空心木块 D传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻 【参考答案】：(1)0.4 1 (2)倾斜木板与水平面的夹角(或者A 点到位移传感器的高度) (3)A 6为了测定一小球与水平桌面之间的动摩擦因数，某同学设置了如图甲所示的实验装置： 水平桌面左端固定一个竖直放置的光滑圆弧轨道，圆弧轨道底端与水平桌面相切于C点，桌 面CD长 L1
12、m，高h 2 0.5 m实验步骤如下： 将小球从圆弧轨道上由静止释放，通过水平桌面后从D点飞出做平抛运动，最后落到水平 地面上，设小球从D点飞落到水平地面后用刻度尺测出小球落地的水平距离为x.- 7 - 改变小球在圆弧轨道面的高度h 1 ，然后多次重复实验步骤. 试分析下列问题： (1)试写出小球经过D点时的速度v D 与x的关系表达式v D _ (2)根据实验所得到的数据最后作出了如图乙所示的图象，根据该图象求得小球与水平桌面 之间的动摩擦因数_ 【参考答案】：(1)x (5 分) (2)0.1(5分) g 2h2 【名师解析】：(1)小球从D点滑出后做平抛运动，在水平方向有xv D t；在
13、竖直方向有 h 2 gt 2 ，联立可得v D x .(2)对 AD全程应用动能定理得mgh 1 F f L mv 0，小球 1 2 g 2h2 1 2 2 D 受到的滑动摩擦力为F f mg，联立解得h 1 L.由上式可知题图乙中图象在纵轴上 x2 4h2 的截距为动摩擦因数与CD距离的乘积，又图象在纵轴上的截距为aL0.1，所以小球与 水平桌面之间的动摩擦因数0.1. 7(2016湖北襄阳调研)(6分)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t 1 、t 2 ，两光电门间的距离为L，用 d、t 1 、t 2 、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a 1 ；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a 2 ，用a 1 、a 2 、g表示滑块 与导轨间的动摩擦因数_。- 8 - 【参考答案】 (1)0.225 ( ) (2)M远远大于m (3) d2 2L a2a1 g
