专题06 力学实验2-验证牛顿第二定律及动摩擦因数的测定-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）

专题06 力学实验2—验证牛顿第二定律及动摩擦因数的求解 （2012-2021） 目录 1 题型一、摩擦因数的求解 6 题型二、验证牛顿第二定律及其拓展类问题 8 题型三、实验器材的读数及验证牛顿第二定律 题型一、摩擦因数的求解 1.（2021全国甲） 为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为 的斜面（已知sin=0.34，cos =0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每个时间间隔∆T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。 s1 s2 s3 s4 s5 5.87cm 7.58cm 9.31cm 11.02cm 12.74cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为___________。（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2） 【答案】 (1). 0.43 (2). 0.32 【解析】（1）根据逐差法有 （2）对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有 代入数据解得 2.（2020年北京）.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的 图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A 实验中必须让木板保持匀速运动 B. 图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7 D. 只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 【答案】C 【解析】AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误； C．由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C正确；D．结合滑动摩擦力的公式： ， 可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。 故选C。 3.（2018全国2）某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中 的值从图（b）中弹簧秤的示数读出。 砝码的质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑动摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 2.93 回答下列问题 （1） =__________N （2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线； （3）f与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数 及重力加速度大小g之间的关系式f=__________，f-m图线（直线）的斜率的表达式k=____________; （4）取g=9.80 m/ ，由绘出的f-m图线求得 （保留2位有效数字） 【答案】：（1）2.75 （2）如图所示 （3）μ（M+m）g μg （4）0.40 【解析】：从图b读出f4=2.75N，木块受到木板给的的滑动摩擦力的大小 ，从图表中可以观察当m每增加0.05kg，摩擦力f增加0.2N，故可见f与砝码的质量成正比，故本题中木块的质量为近似0； 木块受到的摩擦力可表达为 ，所以图像的斜率表示为 ，图像与纵轴的截距为 ，图像近似过原点，M近似为0 ，代入相关参数可得： 4.（2012江苏）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验. 实验中,当木块A 位于水平桌面上的O 点时,重物B 刚好接触地面. 将A 拉到P 点,待B 稳定后静止释放,A 最终滑到Q 点. 分别测量OP、OQ 的长度h 和s. 改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据. (1)实验开始时,发现A 释放后会撞到滑轮. 请提出两个解决方法. (2)请根据下表的实验数据作出s-h 关系的图象. (3)实验测得A、B 的质量分别为m = 0. 40 kg、M =0. 50 kg. 根据s -h 图象可计算出A 块与桌面间的动摩擦因数= _________. (结果保留一位有效数字) (4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致滋的