专题04 摩擦因素测量-预测2021届高考物理解码尖子生培养方案点对点突破题集(原卷版)

专题04 摩擦因素测量-预测2021届高考物理解码尖子生培养方案点
对点突破题集
1．在学完了《平抛运动》后，求真班某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数”的创新实验方案。

如图所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽（滑槽末端与桌面相切），B是质量为m的滑块（可视为质点）。

第一次实验，如图（a）所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；
第二次实验，如图（b）所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P′点，测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2。

(1)在第一次实验中，滑块在滑槽末端时的速度大小为_____________。

（用实验中所测物理量的符号表示，已知重力加速度为g）。

(2)通过上述测量和所学的牛顿运动定律的应用，该研究小组可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ的表达式为_____________。

(3)若实验中测得h＝15cm、H＝25cm、x1＝30cm、L＝15cm、x2＝20cm，则滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝_________。

（结果用分数表示）
2．某科技实验小组利用传感器测定铁块与斜面间的动摩擦因数，装置如图甲所示，在长为0l的固定斜面上，让铁块从斜面顶端由静止开始下滑，由固定在斜面底端的位移传感器、速度传感器分别测出铁块到传感器的距离l和相应位置的速度v，最后利用计算机拟合得到如图乙所示的图线。

(1)图乙中的纵坐标表示铁块到传感器的距离l ，横坐标表示___________。

A B ．v C ．2v D ．21v
(2)该图线的函数表达式l =___________（用0l b v 、、表示）
(3)根据图线可得铁块沿斜面下滑的加速度a =___________（用0l b 、表示）。

(4)若斜面长0 1.0m l =，高0.60m ，采用国际单位制b 的数值为9.8，取重力加速度29.8m/s g =，可得到铁块与斜面间的动摩擦因数μ=___________。

3．某同学用如图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。

电磁打点计时器所用电源的频率为50Hz ，接通打点计时器后，用木槌敲击物块，物块下滑后做匀减速运动，得到纸带的一部分如图乙所示，图中相邻两个计数点间有四个点未标出，重力加速度为9.80m/s 2。

（1）物块下滑过程中加速度a 的大小为______m/s 2。

（计算结果保留两位有效数字）
（2）若斜面倾角为θ，则物块与木板间的摩擦因数的表达式μ=______（用a 、g 、θ表示）
（3）代入数值计算后发现，该同学对摩擦因数的测量值总是比真实值偏大，试分析原因可能是______。

4．如图，把弹簧测力计的一端固定的墙上，用力F水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时测力计的示数稳定（图中已把弹簧测力计的示数放大画出），则金属板对物块P的滑动摩擦力的大小是______N，方向为______。

弹簧测力计测得物块P重13N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为______。

5．某同学用图甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数。

光电门固定在水平直轨道上的O点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为d，滑块初始位置A点到O点的距离为L，重力加速度为g。

实验步骤如下：
A．将滑块从A点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为F，光电门记录遮光条通过光电门的时间t；
B ．改变钩码的个数重复步骤A ；
C ．正确记录每一组F 与t 对应的数据，作出F -2
1t 的关系图像如图乙所示（图中b 、c 为已知量）。

(1)根据步骤A 中测出的物理量可知，滑块的加速度a =___________；
(2)滑块与轨道间的动摩擦因数μ=___________；
(3)增加滑块的质量重新进行实验，得到的F -2
1t 图像与两坐标轴交点坐标的绝对值b 、c 的变化情况是：b ___________，c ___________。

（填“变大”、“变小”或“不变”）
6.某同学手头有一个速度传感器，想测定铜块与长木板之间的动摩擦因数，他设计的简易实验装置如图所
示。

长木板倾斜放置，在低端Q 点固定速度传感器，将铜块从长木板顶端的P 点由静止释放，速度传感器
可读出它滑到Q 点时的速度大小v 。

（1）要得到铜块沿倾斜长木板下滑的加速度，还需要测量的物理量是 （写出名称并标出符
号），加速度a= 。

（2）已知当地重力加速度为g ，长木板的倾角为θ，则铜块与长木板之间的动摩擦因素的表达式为μ= （用上述各物理量的符号表示）。

7.下面几个实验都用到了电磁打点计时器或电火花计时器:
①运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验
①运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验
①运用装置丙可以完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验
①运用装置丙可以完成“探究加速度与力、质量的关系”实验
(1)运用装置丙完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验是否需要平衡摩擦阻力?(选填“是”或“否”)。

(2)如图丁为某同学在一次实验中打出的一条纸带的部分，若所用电源的频率为50 Hz，图中刻度尺的最小分度为1 mm，请问该条纸带是以上四个实验哪一个实验时得到的?(填实验的代码)。

(3)由如图丁的测量，打C点时纸带对应的速度为m/s(保留三位有效数字)。

8.某同学用如图（a）所示的装置，探究仅在摩擦力做功的条件下，摩擦力做功与物体动能变化的关系。

实验的部分操作如下：按图（a）所示安装器材，带有遮光条的物块置于水平面上，与弹簧接触但不连接。

用力向左推物块，将弹簧从原长位置O向左压缩一定距离，松手让物块向右运动，光电计时器记下遮光条通过光电门的时间t，测出滑块停下时到光电门的水平距离x。

（1）若光电门固定在O点（遮光条经过光电门时弹簧恰处于原长），多次改变释放时滑块到光电门的距离，
得到多组数据，该同学处理数据时，得到如图（b ）所示的21x t
-的关系。

通过推理分析，可以得出：通过O 点后，摩擦力对物块做功大小与其动能变化大小 （选填“成正比”“成反比”或“不确定”）。

（2）若光电门固定在O 点右侧，按上述方法仍在同一坐标系内作2
1x t -图像，其图像为 ；若光电门固定在O 点左侧，其图像可能为 （以上两空均选填“图b”“图c”或“图d”）。

9.某实验小组用如图甲所示的装置测定物体与水平木板间的动摩擦因素。

实验部分步骤如下：给物快一初速度使其向右运动，O 点正上方的光电门记下物块上遮光条的挡光时间t ，测量物块停止运动时物块到O 点的距离x ，多次改变速度，并记下多组x 、t ，已知重力加速度为g 。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d 如图乙所示，则d= mm 。

（2）本实验 （填“需要”或“不需要”）测量物块的质量。

（3）该小组同学处理数据时作出了21t x
-关系图像，图像的斜率为k ，则物块与桌面间的动摩擦因数为 （用题目中的字母表示）。

10.(2015年全国Ⅱ卷)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。

已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离。

(1)物块下滑时的加速度a ＝________m/s 2，打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，还必须测量的物理量是________(填选项代号)。

A．物块的质量B．斜面的高度C．斜面的倾角
11.如图甲所示，某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上，木板上有一滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动。

图甲
(1)实验得到一条如图乙所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可知，滑块运动的加速度大小是________m/s2。

(计算结果保留两位有效数字)
图乙图丙
(2)读出弹簧测力计的示数F，处理纸带，得到滑块运动的加速度a，改变钩码个数，重复实验。

以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线，如图丙所示。

已知滑块和动滑轮的总质量为m，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦。

则滑块和木板之间的动摩擦因数μ＝________。

12.(2018·山东省实验中学一模)某实验小组计划做“探究滑块与木板间动摩擦因数”实验，设计的实验装置如图甲所示。

(1)某同学打出了如图乙所示的一条纸带，每两点间还有4个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz，该滑块做匀变速直线运动的加速度a＝________ m/s2。

(结果保留三位有效数字)
(2)根据实验数据，作出的小车加速度a与传感器示数F的关系图像如图丙所示，则滑块和滑轮的总质量为________ kg。

滑块与木板间的动摩擦因数为________。

(g＝10 m/s2，结果均保留一位有效数字)
13.(2018·衡水模拟)为了测定滑块M与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另一端用垫块垫起形成一个倾角θ，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物m上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示。

现让重物从某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为h，宽度为d的挡光条通过光电门的时间为t，且M＝m，则滑块与长木板间的动摩擦因数为μ＝______________。

实验过程中h越大，实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持h不变的情况下，调节垫块使倾角θ越大，则实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)。

14.(2019届高三·上饶六校联考)利用如图所示的装置可以“测定滑块与桌面间的动摩擦因数”和“验证碰撞中的动量守恒”，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，测量出小滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲)；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙)，圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同，重力加速度为g。

(1)小滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v＝__________(用R和g表示)。

(2)小滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________(用R和x1表示)。

(3)若x 1和x 2的比值x 1x 2
＝________，则验证了A 和B 碰撞过程中动量守恒。

15．(2019届高三·烟台模拟)A 、B 两位同学做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验。

(1)实验装置如图甲所示，打出了一条纸带如图乙所示，计时器所用交流电源的频率为50 Hz ，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度为________ m/s 2(结果保留两位有效数字)。

(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a 与拉力F 的关系，分别得到如图丙中A 、B 两条直线，图线斜率为____________，则A 、B 两同学用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μA ___________μB (选填“大于”“小于”或“等于”)。

16．(2019·六盘水模拟)如图甲所示为某同学设计“探究滑动摩擦力大小与物体间压力的关系”的原理图。

弹簧秤一端固定于P 点，自由端系一细线，与铜块水平连接。

拉动长木板，弹簧秤的读数T 总等于铜块与长木板间的滑动摩擦力f 。

在铜块上添加砝码，改变压力N ，测出每次对应的T ，记录每次添加砝码的质量m 与T 值如下表：
实验次数1234
(1)某同学在第3______N。

(2)实验结果表明：滑动摩擦力的大小与正压力的大小成________(填“线性关系”或“非线性关系”)。

(3)通过表中数据可知，铜块与长木板之间的动摩擦因素为________(g＝10 m/s2，且保留两位有效数字)。

17．(2019·六安模拟)如图甲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：
①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L；
①调整轻滑轮，使细线水平；
①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Δt A和Δt B，求出加速度a；
①多次重复步骤①，求a的平均值a－；
①根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。

回答下列问题：
(1)用20分度的游标卡尺测量d时的示数如图乙所示，其读数为________cm。

(2)物块的加速度a可用d、L、Δt A和Δt B表示为a＝____________。

(3)动摩擦因数μ可用M、m、a－和重力加速度g表示为μ＝____________。