2020届高考物理二轮复习实验与研究精解集汇：测定动摩擦因数

1、测定动摩擦因数1、光电门是一种可以测量物体瞬时速度的器材 ，它利用的基本原理是：极短时间内的平均速 度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小。如图甲所示 ，某同学利用光电门测量滑块与导轨之间的动摩擦因数，该同学首先用游标卡尺对滑块上遮光片的宽度进行测量 ，然后将导 轨的一端适当垫高，使导轨平面与水平面间的夹角为 e,安装好光电门，测出两光电门之间的 距离1,给光电门接通电源，再让滑块从导轨高的一端自由滑下 ，滑块先后经过两光电门时，光电门1的计时器上显示 0.032s,光电门2的计时器上显示 0.017s。（1）由图乙可知遮光片的宽度为 cm。（2）该同学利用测量的数据计算出滑块经过光电门1时

2、的速率为m/s（结果保留三位有效数字）。（3）若滑块经过光电门1、2时的速度大小分别为V1、V2,用V1、V2、1、g可以将滑块与导轨间的动摩擦因数表示为 。2、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 ti =（用木板与水平面的夹角e、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）电磁打点W时器（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角 e =30。接通电源。开启打点计时器，释放铁b）所示。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，

3、如图（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/s 2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为 （结果保留2位小数）。5,00单位土 cm,； ：L：I31.83；44,70 3、现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示。表面粗糙的木板一端固定在水平桌面上，另一端抬起一定高度构成斜面；木板上有一滑块，其后端与穿过打点计时器的纸带相连；打点计时器固定在木板上，连接频率为50Hz的交流电源。接通电源后，从静止释放滑块，滑块带动纸带打出一系列的点迹。（1）图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是实验中选取的计 数点，每

4、相邻两计数点间还有 4个点（图中未标出）,2、3和5、6计数点间的距离如图乙所示 由图中数据求出滑块的加速度 a m/s2 （结果保留三位有效数字）。（2）已知木板的长度为L,为了求出滑块与木板间的动摩擦因数，还应测量的物理量是A.滑块到达斜面底端的速度vB.滑块的质量mC.滑块的运动时间tD.斜面高度h和底边长度x(3)设重力加速度为g,滑块与木板间的动摩擦因数的表达式 (用所需测物理 量的字母表示)。4、某探究学习小组用如图所示的方案测滑块与木板间的动摩擦因数.在实验桌上固定一倾斜木板，在木板上距木板底端挡板一定距离处放置一小滑块，系住小滑块的轻质细线跨过光滑的定滑轮后系住一小球，整个系统

5、处于静止状态.剪断细线后，小滑块沿木板向下运动与挡板 相碰，小球自由下落与地面相碰，先后听到两次碰撞的声音.反复调节滑块的位置，直到只听到一次碰撞的声音.测得此情况下小滑块距挡板的距离x=0.5m,距桌面的高度h=0.3m,小球 卜落的高度 H=1.25m, g取10m/s2,不考虑空气的阻力.则:(1) .小滑块与挡板碰撞前瞬间的速度大小为 m/s;(2) .滑块与木板间动摩擦因数的表达式为 (用所给物理量的符号表示 ，代入数据得=.5、某同学用如图甲所示装置测量木板与水平轨道间的动摩擦因数。木板上固定两个完全相同的遮光条 M N,用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计A和质量为 m

6、的重物B相连，重力加速度为g,滑轮质量、摩擦不计。(1) .用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示，则遮光条的宽度 d=cm。(2) .本实验中先测出木板、遮光条的总质量m,两遮光条间的距离 L,实验过程中弹簧测力计示数为F,遮光条N、M先后经过光电门的时间为ti、t2,则遮光条N M通过光电门时的速度分别为木板与水平轨道间的动摩擦因数科:。(本小题各问用题中所给符号表示)6、甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验.已知重力加速度为 g.(1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示 .其中A为一质量为M长直木板，为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计.实验时用力将 A从B

7、的下方抽出，通 过C的读数即可测出动摩擦因数.则该设计能测出 (填“A与B或 A与地面”) 之间的动摩擦因数，其表达式为.(2)乙同学的设计如图乙所示.他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力.实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门 A处由静止开始运动，读出多组测力计示数 F及对应的物块在两光电门之1间的运动时间t.在坐标系中作出 F 干的图线如图丙所示，图线的斜率为k,与纵轴的截距 为b,与横轴的截距为c.因乙同学不能测出小车质量，故该同学还

8、应该测出的物理量为.根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为7、某同学尝试测量一小滑块和长度为 0.5m的木板BC间的动摩擦因数 。首先，他把半径 为R的四分之一圆弧轨道 AB固定在水平桌面上，如图甲所示，将小滑块从 A端由静止释放， 小滑块落在地面上某点(不反弹),测出轨道B端离地面的高度hK B端到小滑块的落点的水 平距离不。然后，他把圆弧轨道 AB和木板BC连接并固定在桌面上，将小滑块仍然从 A端由静止释放，最后的落点到C端的水平距离为x2,如图乙所示。已知重力加速度大小为 g。回答卜列问题。（1）图甲中，小滑块到达轨道B端时的速率为 。（用g、h、x1表示）(2

9、)若测出 h 0.500m、xi 1.000m、x 0.800m ,则 （3）下列说法正确的是（）A.桌面必须保持水平B.实验中圆弧轨道 AB必须是光滑的C.让小滑块从A端释放多次，得到平均落点，能减小实验误差D.若R太小，小滑块不能从木板 BC右端滑下，则不能利用该装置求出 科8、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

10、 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之间的距高且记下速光片从 A到“B所用时间t值0 2IJ图（U）（1）由实验数据描绘的,t图线如图（b）所示，可得出滑块与水平桌面之间的动摩擦因数=（重力加速度大小 g=9. 8m/s2,保留2位有效数字）（2）保持光电门B的位置不变，改变光电门A的位置，重复上述实验图（c）中作出的2 t t图线可能正确的是答案以及解析1答案及解析:22答案：(1)2.970(2)0.928V2 V(3) tan2gl cos解析：(1)游标卡尺的主尺读数为 29mm游标尺分度值为 0.05mm,读数为0.05 x 14mm=0

11、.70mm,故最终读数为29.70mm=2.970cm。(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，滑块经过光电门1的速率为d 2.970 10v t10.0322-m/s 0.928m/s。(3)根据速度位移公式得v2 v122al ,解得22v2,根据牛顿第二定律得 2lmg sin mg cosma ,则动摩擦因数22V2 V1 tan 。2gl cos2答案及解析:答案:gsin a1.;gcos2.0.35解析：(1)由mgsing sin a0 -mgcos 0 =ma 解得：= dgcos(2)由逐差法Siia=29TSi得：Si= (76.39-31.83 )X 10-2m,

12、 T=0.15s , S =(31.83-5.00 )x 10-2m 故 a=_2 _ 244.56 1026.83 10 m/s2=1.9729 102m/s2代入式，得：W=19.81.9729.8 2=0.353答案及解析:答案:(1)2.51;(2)D;解析：(1)根据逐差法X56a 3T2X23(3) gh-aLgx(14.23 6.70)3 0.010.01 m/s：22,2.51m/s 。(2)设斜面倾角为0，根据mgsinmgcosma ,要想求出8的正弦和余弦，需要知道斜面的高度h和底边长度x,选项D正确。h(3)根据mg x mg Lma，解得gh aLgx4答案及解析:答

13、案：（1）.2; （2）.Hh x2H x2 h2;0.25a xg0.5_10m/s2H 1.25（2）.设木板的倾角为sin h,联立解得xHh x2 ，代入数据解得H x2 h20.25解析：（1）.小球做自由落体运动，则有H - gt2,得t 空.滑块沿木板向下做匀加速运2. g12动，运动时间与小球自由下落时间相等，则有x -at2,联立以上两式，得25m/s2,由 v2 2ax,解得 v 2 2ax 240Tm/s 2m/s ，根据牛顿第二定律得 mg sin mgcos ma ,由题图可得5答案及解析：答案：（1）.0.155; （2）. d； d； 土d!） t1 t2 mg

14、2gL t2 t解析：（1）.游标卡尺的读数先读出主尺的刻度数：1mm,游标尺的刻度第10个刻度与上边的刻度对齐，所以游标读数为：0.05 x 10=0.50mm,总读数为：1mm+0.50mm=1.50mm=0.150cmdd（1）.遮光条N通过光电门时的速度为：v1 ,遮光条M通过光电门时的速度为：v2 一 ,t1t22,根据动能定理：FL mgL - mv2 mv2,联立以上解得：（二二）22mg 2gL t2 t6答案及解析：答案：（1） A与B；FL（2）光电门A B之间的距离x; 2xbmgkg解析：（1）A相对B运动过程中，A、B间的滑动摩擦力不变，当弹簧测力计示数稳定时，物块B

15、处于平衡状态，故有F1mg,故A与B之间的动摩擦因数-Fl .mg(2)小车由静止开始做匀加速运动，位移x _at2,对小车，根据牛顿第二定律有2一，1F mg Ma,故有F mg 2MXy,故图线的斜率为k 2Mx,与纵轴的截距为bMg,因小车质量 M未知，故还应该测出光电门 A B之间的距离X,则物块与木板之间的动摩擦因数理(由于k b,故竺亦可).kgcg7答案及解析:答案：(1) x g (2)0.36(3)AC.2h解析：(1)小滑块离开B点后做平抛运动，则xiVBt , h Igt2,解得 Vb X1 1 o 2. 2h同理vC x2藤，小滑块从木板B端滑到C端，依据功能关系有mgL lmvB ：mv2,解22/日Vb Vd信 0.36。2gL(3)只有桌面保持水平，小滑块在空中才会做平抛运动，才能求得Vb、Vc；即使圆弧轨道不光滑，也不影响依据平抛运动求得的Vb、Vc正确性；当R太小时，小滑块最终将停在木板 BC上某位置，量出该点到B点距离，依据功能关系同样能求出R。8答案及解析：答案：(1). 0.3