高频考点17 测定动摩擦因数验证牛顿第二定律-（Word教参）-【精讲精练】2024年高考物理二轮专题辅导与训练

高频考点17　测定动摩擦因数　验证牛顿第二定律 1．(2023·唐山一模)在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是________。 A．必须用天平测出沙和沙桶的质量 B．一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量 C．应当先释放小车，再接通电源 D．需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带 (2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2。(计算结果保留三位有效数字) (3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力Ff＝________N。 解析　(1)对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故A、B错误；使用打点计时器，应先接通电源，再释放小车，故C错误；探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。 (2)打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，可知相邻两计数点之间的时间间隔为T＝5×＝0.1 s 根据Δx＝aT2可得 a＝×10­2 m/s2＝2.40 m/s2 (3)根据牛顿第二定律可知2F－Ff＝ma 解得Ff＝1.0 N。 答案　(1)D　(2)2.40　(3)1.0 2．(2023·淄博二模)如图甲所示，滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移－时间(x ­t)图像。整个装置置于高度可调节的足够长的斜面上。(取重力加速度g＝10 m/s2) 丙 (1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的x­t图线如图乙所示。从图线可得滑块向上的初速度v0＝________ m/s，摩擦力对滑块A运动的影响________(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)。 (2)将气垫导轨换成木板，滑块A换成木块A′，给木块A′一沿木板向上的初速度，经计算机处理后在屏幕上显示木块A′的速率—时间(v ­t)图像如图丙所示。通过图线可求得木板的倾角θ的正弦值sin θ＝________，木块与木板间的动摩擦因数μ＝________。 解析　(1)上升过程中，滑块做匀减速直线运动，由图可知经过1 s滑块到达导轨最高点，速度为零，根据逆向思维设位移时间关系为x＝at2，解得a＝2 m/s2，则初速度v0＝at＝2 m/s，由图可知，滑块上滑阶段和下滑阶段的加速度大小基本相等，所以摩擦力对滑块A运动的影响不明显，可忽略。 (2)由图丙可得上滑阶段的加速度大小为a1＝m/s2＝8 m/s2，下滑阶段的加速度大小为a2＝ m/s2＝4 m/s2，根据牛顿第二定律得，上滑时mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1， 下滑时mgsin θ－μmgcos θ＝ma2， 联立解得sin θ＝0.6，μ＝0.25。 答案　(1)2　不明显，可忽略　(2)0.6　0.25 3．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”) 解析　(1)滑块滑到光电门处的速度为v＝，根据位移公式得，滑块的加速度为a＝，解得a＝。 (2)对滑块，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma，代入加速度得F＝μmg＋m，根据图像得b＝μmg，c＝，滑块与轨道间的动摩擦因数为μ＝。 (3)根据(2)可知，b变大，c不变。 答案　(1)　(2)　(3)变大　不变 4．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