2020年高考名校物理模拟试题分项解析热点37动摩擦因数测量(解析版)

1、热点37动摩擦因数的测量高考真题1. （2019全国理综II卷22） （5分）如图（a）,某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率 50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：（1）铁块与木板间动摩擦因数月 （用木板与水平面的夹角,重力加速度g和铁块下滑的加速度表不）15（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角体30。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（ b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻 的计数点间还有4个点未画出）。重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁

2、块与木板间的动摩擦因数为 （结果保留2位小数）。懵 Fl111 力961!120,90131.S3!*44.70*,.1111111111113的.571*76391I1，.*单位;cm【答案】（1） 0gsin - ；a（2 分）（2）尸0.34（3 分） g cos -【命题意图】本题考查动摩擦因数测量、牛顿第二定律及其相关知识点。【解题思路】（1）由牛顿第二定律，mgsin -mgcosQ=ma解得：尸g sin"-a。（2）两个相邻计数点g cos-之间的时间T=5X 1/50s=0.10s,由逐差法和 Ax=aT2,可a=2.00m/s2。代入 -g sin "

3、一一 ,解得 尸0.34g cos 二最新模拟题1. （2020广东高三摸底）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，描绘出木块相对传感器的位移随时间的变化规律如图乙所示。有效数字）。（结果均保留位（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 ）；得出 的表达式是 =【答案】（1）,0.1（2）斜面的倾角 （或 点的高度、底边长度、斜面长度），【解析】（1）由于滑块在斜面上做匀加速直线运动，所以某段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的

4、瞬时速度；根据加速度的定义式即可求出加速度；根据某段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,末的速度为： ,末的速度为： ,木块的加速度为：一；（2）为了测定动摩擦力因数还需要测量的量是木板的倾角。对木块，由牛顿第二定律得：=,解得： ，所以要测定动摩擦因数，还需要测出斜面倾角；2 .（2020南京学情调研） 小明和小华两位同学均设计了测定动摩擦因数的实验，取重力加速度 =。（1）小明设计的实验装置如图甲所示，其中为一质量为= 的长直木板，为木板上放置的质量为=从的下方抽出，此的小物块，为小物块右端连接的一轻质弹簧测力计（水平放置）。实验时用力将过程中弹簧测力计的读数= ,则通过该实

5、验能测出 （填“与”或“与地面”）之间的动摩擦因数，其数值为 =牵引下向左运动，获得一定的速度；之后撤去祛码和祛码盘，滑块继续向左运动。图丙是撤去祛码和祛码盘之后打点计时器在纸带上打出的一些点，已知打点计时器所用交流电的频率为.由此可计算出木块运动得加速度大小 =;木块与长木板间的动摩擦因数=。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）和，（2）,【解析】（1）用力将从的下方抽出达到稳定状态时，所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡。滑动摩擦力 =, 等于 的重力， 由弹簧测力计 读出，从而可测得动摩擦因数；当达到稳定状态时处于静止状态，弹簧测力计的读数与所受的滑动摩擦力 大小相等，对木块的压力

6、大小等于的重力 ，由=得： 一一一 ,求得的为与之间的动摩擦因数；（2）计数点间的时间间隔为：=,根据匀变速直线运动的推论 = 求出加速度；根据牛顿第二定律求解动摩擦因数。由匀变速直线运动的推论 =可知加速度为：= ；根据牛顿第二定律可知：=解得：=。3 . （2020江苏 期中试卷） 如图甲所示是某小组测量木块与木板间动摩擦因数的实验装置，实验时让木块 从倾角为的木板上由静止释放，位移传感器连接计算机描绘出了木块相对传感器的位移随时间变化规律如图乙中线所示，其中木块的位移从到和从到的运动时间均为(1)根据上述图线计算木块位移为时的速度 =,木块加速度 =;(2)若=,=,=,=,= ，取=，

7、则动摩擦因数 = ,(3)若只增大木板倾斜的角度，则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的哪条 (选 填图线序号、或)。【答案】(1 ,(2)(3)【解析】(1)木块沿斜面向下做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的推论即可求得；木块在斜面上做匀加速直线运动，木块位移为时为 到 的中间时刻，故 ,相邻相等时间内位移之差 = ，故=,解得 (2)结合牛顿第二定律求得摩擦因数；根据牛顿第二定律可知=,解得 =代入数据解得 =(3)若只增大木板倾斜的角度，加速度增大，根据- 可知，则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的【关键点拨】解决本题的关键知道匀变速直线运动的推论，在某段时间内的

8、平均速度等于中间时刻的瞬时速度，以及会通过实验的原理得出动摩擦因数的表达式。4. (5分)(2019湖南衡阳二模) 利用如图(a)所示的实验装置可以测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因 数。将弹簧放置在水平桌面上，左端固定，右端在 。点，此时弹簧为原长：在 。点右侧的A、B位置各安 装一个光电门。让带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置C (滑块与弹簧未拴接)由静止释放滑块，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从A至B所用的时间。改变光电门 B的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一位置由 C静止释放，并用米尺测量A, B之间的距离且记下遮光片从A到B所用时间t值(1)由实验数据描绘的,t图线如图(

9、b)所示，可得出滑块与水平桌面之间的动摩擦因数=0.30 （重-t图线可能正确的是 ACO【解析】根据牛顿第二定律 F = ma以及匀变速运动规律 其012(1)由位移公式(b)的斜率(2)由公式已t上可知0 v gat 2可知，at，根据牛顿第二定律知mg=ma,联立解得:2.18-1.82“ 目 non小武11 Ql,阴,解得0.30司t，因此，如果光电门移动到握gt,故图C点，则初速度为零， 吟 at,故对应图象为C;如果A还在C点的右边，则二7水，故对应图象为 A,故选 AC。力加速度大小g=9.8m/2,保留2位有效数字)(2)若保持光电门B的位置不变，改变光电门 A的位置，重复上述

10、实验图(c)中作出的,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。【答案】：(1) 0.30; (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。5. （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，在木块上方改置祛码， 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）放一个祛码时，弹簧秤的示数如图甲所示，其读数为 No（2）增加祛码个数，重复上述实验，作出示

11、数F与祛码个数n的关系图象如图乙所示，己知每个祛码的质量均为50g,重力加速度大小为 9.80m/s2,可求得 科=（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【答案】(1) 3.85 (3.823.87) ； (2) 0.64 (0.6.65)；能；(3)无。（1）由图可知，弹簧秤的最小分度为0.1N,所以其读数为3.85N;（2）由实验原理可得：F=f=科（nm+M） g,即为：F=w mgn+Mg由图象可得斜率 k= =3.125,a即mg=K联立解得：（1=0.64，入

12、凶图线与纵轴的交点即为所夹祛码个数为0时的摩擦力，即为f=科G=3.50N所以能求出木块的质量m=0.14kg。（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。6. （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，下列操作或说法正确的是 A.细线必须平行于水平桌面B.拉力传感器的示数始终等于mgC.实

13、验时必须满足条件D.拉力传感器固定在重物上时误差更小(2)某次实验时，测出遮光板通过光电门所用的时间为 ,则此实验过程物块运动的加速度 c(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【解析】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,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

14、擦的存在误差更大，故 D错误；根据运动学公式由 -解得： 一 一； 解得:对于物块、遮光板和传感器，根据牛顿第二定律由根据题意有:解得：【关键点拨】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；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 列式求解；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。7. （2019山东潍坊三模） 某学生

15、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。打点计时器图a）图（b）（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）A.物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角。【答案】：（1） 3.25, 1.79; （2） Co【解析】（1）根据Ax=aT2,有：又一二3）2 口 L解得：a=gC一D365A9 0352+Q 遵军 3*4T"4X0.

16、022打C点时物块的速度为：vJC+CB0 3"5+仄°J52m/s=1.79m/s2T 2X0.02（2）对滑块，根据牛顿第二定律，有： mgsin。- pmgcos 0= ma解得：产空空言geos y故还需要测量斜面的倾角，故选：C;8. （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 = 0.500m不变。（设物块与斜面间的动

17、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 =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 v2h图象，其图象与横轴的交点为0.25。由此可知物块与斜面间的动摩擦因数尸;（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" J【答案】.（6分，每空2分）（1）0.225 （2）0.5 （3）不变【解析】（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d = 0.2 cm+5 >0.05 mm = 0.225 cm;12（2）设斜面的长为 s,倾角为 &

18、;由动能te理得（mgsin。一科mgos 9）s=-mv即 mgh mg 2mv2, v2 = 2gh-2gL由图象可知，当 h=0.25 m时，v= 0,代入v2=2gh 2pgL导 产0.5（3）由v2=2gh2dg底口斜率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。9. （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。，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go（1）滑

19、块经过。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）。A.滑块释放点到 P点距离xC.滑块（带挡光片）质量 m（3）动摩擦因数的表达式为 档光片光电门1抻野金彳o【答案】（1）3；（2） B; （3B.光电门与P点间的水平距离D.弹簧的长度l （用上述测里里和重力加速度 g表小）。工P）上产【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= t。与P之间的水平距离s,

20、故B正确。（2）对于上述实验过程，还需要测量的一个物理量是：光电门（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:联立以上两式得动摩擦因数的表达式为:d22gs t210. （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b）。已知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（交流电源频率为50 Hz,当地的重力加速度为9.80 m/s 0.255。回答下列问题:钩码轻绳滑块 打点计时器纸带单位：cmB(1

21、)(3)图（a）打点时纸带的* 1.10 *1.211.30图(b)1.41（填A”或B”）端靠近滑块。滑块与桌面间的动摩擦因数为由实验测定的动摩擦因数O （结果保留3位有效数字）（填大于”等于“或小于"）真实值。（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。【解析】滑块先做匀加速运动，后做匀减速运动。在匀减速运

22、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 = （1.30+1.41）曾篇*1.20）10-2 m/s2 = 2.5 m/s2 ,钩码着地后滑块2 2 /0.02）2主要受滑动摩擦力而减速，由牛顿第二定律得mg=ma故滑块与桌面间的动摩擦因数2.59.80=0.255 m/s2;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,由科真mg+Fma知，Q科真，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。11. (2019沈阳三模)下图是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的一种实验

23、装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定。带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿曲面滑行最终停在平面上C点。P为放置在B点的光电计时器的光电门，除此之外实验室还备有游标卡尺、刻度尺和天平，已知当地重力加速(2)实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有(写明物理量及表示物理量的符号);(3)为了减小实验误差，同学们多次实验并采用图象法来处理实验数据，为便于数据处理及求解，根据实验原理建立直角坐标系时，X轴表示; Y轴表示 :(4)利用上述测量物理量写出计算动摩擦因数的表达式科二【答案】(1) 1.060 (1分)一1八（3） s S或t2MtS、<t21-.t2T 一等（2 分）

24、Sd22gst2（1分）(2)遮光条通过光电门的时间t、光电门到C点的距离S (2分)【命题意图】本题考查游标卡尺读数、利用光电门测量水平面和小物块之间动摩擦因数及其相关知识点。【解题思路】(1)根据游标卡尺读数规则，遮光条的宽度d=10mm+12 0.05mm=10.60mm=1.060cm ;(2)由于实验需要测量小物块通过光电门时的速度和BC之间的距离，所以实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有遮光条通过光电门的时间t、光电门到C点的距离So12d2（3）实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数原理是动能定理,由mgs=- mv , v=d/t ,化间彳导:s = 12 （或 s= 11d,或 1=2N2gt2）。同学们多次实验并采用图象法来处理实验数据，为便于数据处t22gt s d21d c 1理及求解，根据实验原理建立直角坐标系时,X轴表布 二（或 一 I、或t?） ； Y轴表小s （或s、或 t ts1d2(3)由!imgs