专题44 实验：测量物块与木板间动摩擦因数 专项训练 -2026届高考物理一轮复习

专题44 实验:测量物块与木板间动摩擦因数 一、实验题 1．如图1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． （1）实验得到一条如图2所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，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） （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3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=． 2．某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量小物块与水平面之间的动摩擦因数μ。粗糙曲面AB固定在水平面上，其与水平面相切于B点，P为光电计时器的光电门。实验时将带有遮光条的小物块m从曲面AB上的某点自由释放，小物块通过光电门P后停在水平面上某点C．已知当地重力加速度为g。 （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，其读数d=cm； （2）已知遮光条宽度d，数字计时器显示的时间t及光电门与C点之间的距离s，物块通过光电门时的速度v=，动摩擦因数μ=（用上面的物理量符号表示） 3．某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数的实验。 如图（a）所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量为），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。     （1）实验中，拉动木板时（填“必须”或“不必”）保持匀速。 （2）用和分别表示木块A和重物B的质量，则m和所满足的关系式为。 （3）根据测量数据在坐标纸上绘制出图像，如图（b）所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数（保留2位有效数字）。 4．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）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）可得相邻计数点之间的T为s； （2）求纸带上，当长度为31.83cm时，该计数点的瞬时速度根据纸带上数据可得cm/s。 （3）铁块与木板间动摩擦因数μ＝（用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）。 （4）某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝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。重力加速度为9.80m/s2。根据纸带上的数值可得铁块的加速度a为m/s2； （5）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．如图甲所示，某实验小组利用验证牛顿第二定律的实验装置测定物块与木板之间的动摩擦因数，实验装置固定连接完毕后，调节木板及物块右侧两段细绳水平，初步试用各个器件工作正常。实验开始时在沙桶中放入适量的细沙，系统开始工作，滑块做加速运动，打出的纸带如图乙所示，已知所用交流电源频率为，重力加速度大小为g。 （1）除图中所给的实验器材外，以下器材还必需选用的有； A．天平          B．刻度尺         C．秒表           D．干电池 （2）已读出弹簧测力计的示数为F，为进一步测量动摩擦因数，下列物理量中还需测量的有； A．木板的长度L      B．物块的质量m      C．沙桶的质量M      D．物块的运动时间t （3）图乙中给出了实验中获取的纸带的一部分数据，0、1、2、3、4、5是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示。则打下计数点2时物块对应的速度大小；本次实验物块对应的加速度大小；（结果保留三位有效数字） （4）改变沙桶内细沙的质量，测量出对应的加速度a和弹簧测力计的示数F。若用图像法处理数据，得到了如图丙所示的一条倾斜的直线，如果该图线的横轴截距的大小等于b，斜率的大小为k。则动摩擦因数（用题目中给的b、k、g表示）。 6．某小组要测量两个相同的木盒A、B与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示。一端带有定滑轮的长木板放置在水平桌面上，木盒A放置在长木板上，左端连接纸带，右端用轻质细线绕过定滑轮与木盒B相接。已知所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度g取10m/s2。 (1)实验步骤： ①木盒A不放细沙，在木盒B中放入适量的细沙，接通电源，释放纸带，打点计时器打出一条纸带，加速度大小为a1。将木盒A与装了细沙的木盒B位置互换，再次实验，打出第二条纸带，加速度大小为a2，此两纸带编为一组。 ②改变木盒B中细沙的质量，重复上述过程，得到多组纸带。图乙为某次实验得到的一条纸带，每隔4个点取一个计数点。该次运动的加速度a=m/s2（保留2位有效数字）。 (2)建立a2-a1坐标系，将实验测得的多组加速度值描点并作出图像，如图丙所示，由图像可得木盒与木板间的动摩擦因数μ为（保留2位有效数字）。 (3)该实验中（填“需要”或“不需要”）测量木盒A、B及细沙的质量。 7．如图甲所示，某实验小组利用验证牛顿第二定律的实验装置测定物块与木板之间的动摩擦因数，实验装置正确安装后，调节木板及物块右侧两段细绳水平。实验开始时在沙桶中放入适量的细沙，物块做加速运动，打出的纸带如图乙所示，已知所用交流电源的频率为50Hz，重力加速度大小为g。 (1)本实验中，沙和沙桶的质量（选填“需要”或“不需要”）远小于物块的质量； (2)已读出弹簧测力计的示数为F，为进一步测量动摩擦因数，下列物理量中还需测量的有　　； A．木板的长度L B．物块的质量m C．沙和沙桶的质量M D．物块的运动时间t (3)图乙中给出了实验中获取的纸带的一部分数据，0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示。则打下计数点2时物块对应的速度大小v＝m/s；本次实验物块对应的加速度大小a＝m/s2（结果均保留两位有效数字）； (4)改变沙桶内细沙的质量，测量出对应的加速度a和弹簧测力计的示数F。若用图像法处理数据，得到了如图丙所示的一条倾斜的直线，如果该图线的横轴截距等于b，斜率为k。则动摩擦因数μ＝（用题目中给的b、k、g表示）。 8．某物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置测物块与水平木板之间的动摩擦因数。正确连接实验装置，实验开始时在砂桶中放入适量的砂，由静止释放砂桶，物块做匀加速直线运动，打出的纸带如图乙所示，若打点计时器所用交流电源的频率f=50Hz，当地重力加速度大小。 (1)图乙中给出了实验中获取的纸带的一部分数据，0、1、2、3、4是计数点，相邻两计数点间还有四个计时点未标出，则打下计数点2时物块的速度大小v2m/s。物块的加速度大小a=m/s2（结果均保留三位有效数字） (2)若测得（1）中纸带运动时弹簧测力计的示数F=4.4N，物块的质量M=2.0kg，则砂桶（含砂）的质量kg。物块与桌面间的动摩擦因数。（结果均保留两位有效数字） 9．为定量研究某款防滑凝胶的制动性能，实验小组设计实验方案，操作步骤如下： （i）在物块A下表面涂上防滑凝胶，静置于水平桌面上，按照甲图所示连接好装置； （ⅱ）调整A的位置，使B刚好与地面接触，标记此时A的位置为O； （ⅲ）将A向左拉至P点，测出距离为h，由静止释放A、B，最后A停止在Q点，测得距离为s。 已知重力加速度，结果均保留两位有效数字，请回答下列问题： (1)图乙为某次实验时A减速阶段的部分纸带，相邻两计数点间有1个计时点未画出，打点计时器工作频率为，则此阶段A的加速度大小，防滑凝胶与桌面间的动摩擦因数，测量值较真实值（填“偏大”“偏小”或“相等”）； (2)为了更加准确测量动摩擦因数，实验小组在上面实验的基础上进行了改进，撤去纸带和打点计时器，使A、B的质量之比为。多次改变的距离h，重复操作步骤（ⅲ），测出多组s、h数据，绘制出图像如图丙所示。则防滑凝胶与桌面间的动摩擦因数。 10．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小桶，另一端绕过光滑的定滑轮、动滑轮，与固定在木板上的拉力传感器相连。 (1)在安装器材时，要调整木板的倾斜程度来补偿摩擦力，则______（填字母代号）。 A．在补偿阻力时，应将拉力传感器、小桶通过滑轮用细绳连接在小车上 B．连接拉力传感器和小桶的细绳应与长木板平行 C．补偿阻力后，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力 D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先释放小车，再接通电源 (2)实验中（填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码质量远小于小车质量。 (3)某小组在实验中打出的纸带一部分如图乙所示（图中相邻两点间有4个点未画出）用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了部分段长度。已知打点计时器使用的交流电源频率为。由图数据可求得小车做匀加速运动的加速度大小为。（保留两位有效数字） (4)某同学做实验时没有平衡摩擦力，根据实验数据作出了加速度与力的关系图像如图丙所示，图线斜率大小为，横截距大小为，重力加速度为，则可求得小车质量为，小车与木板间动摩擦因数大小为（均选用、、表示） 11．实验小组通过如图甲所示的实验装置来测定滑块与桌面之间的动摩擦因数。小组同学将桌面调节水平，在其左端固定一竖直挡板，将一弹簧左端固定在挡板上，并将弹簧调节至水平，最初弹簧处于原长，在弹簧右侧合适位置安装光电门；小组同学测出遮光条的宽度后，将其固定在滑块上，用外力推动滑块，使其接触并缓慢压缩弹簧至A（未标出）处；释放滑块，光电门记录下遮光条的挡光时间，最终滑块静止在桌面上的B（未标出）处，测出此时遮光条与光电门之间的距离。 (1)小组同学用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度。 (2)光电门记录的时间，则遮光条经过光电门时，滑块的速度大小为。 (3)小组同学测得，取，则滑块与桌面之间的动摩擦因数（结果保留两位有效数字）。 (4)若考虑滑块受到的空气阻力，则动摩擦因数的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 12．某兴趣小组通过实验测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，实验装置示意图如图甲所示，长木板水平，已知重力加速度为g。 （1） 用螺旋测微器测量遮光条的宽度如图乙所示，则宽度d=mm。 （2）初始时，将滑块放在光电门左侧，给滑块一个向右的初速度，遮光条通过光电门的挡光时间为t，则滑块经过光电门时速度大小为（用题中所给物理量的符号表示）；同时测出滑块停止时遮光条中心到光电门中心的距离x。 （3）实验时（填“需要”或“不需要”）测量滑块的质量。 （4）改变滑块的初速度，重复实验，得到多组挡光时间t和距离x。 （5）以为横轴，为纵轴，建坐标系，通过描点、连线将实验数据转化为图像，若该图像为斜率为k的倾斜直线，则滑块与长木板间的动摩擦因数µ=（用题中所给物理量的符号表示）。 试卷第8页，共8页 试卷第7页，共8页 学科网（北京）股份有限公司 《专题44 实验:测量物块与木板间动摩擦因数》参考答案 1． （1）2.4； （2） 【详解】(1)加速度为. (2)滑块受到的拉力T为弹簧秤示数的两倍，即：T=2F,滑块受到的摩擦力为：f=μmg,由牛顿第二定律可得：T-f=ma,解得力F与加速度a的函数关系式为:,由图象所给信息可得图象截距为：,解得. 【点睛】本题重点是考查学生实验创新能力及运用图象处理实验数据的能力，对这种创新类型的题目，应仔细分析给定的方案和数据，建立物理模型． 2． 0.375 【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则有0.3cm＋15 × 0.05mm = 0.375cm （2）[2]物块通过光电门时的速度 [3]从光电门到C点根据动能定理有 解得 3． 不必 0.40 【详解】（1）[1]木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速； （2）[2]对木块、砝码以及重物B分析可知 解得 （3）[3]根据 结合图像可知 则μ=0.40 4． 【详解】（1）[1]交流电源频率为50Hz，两个相邻的计数点间还有4个点未画出，可得计数点之间的T： （2）[2]根据匀变速直线运动推论，中间时刻的瞬时速度等于该段的平均速度，有 （3）[3]根据牛顿第二定律有 解得 （4）[4]根据匀变速直线运动推论对相邻两段位移差有 用逐差法得 （5）[5]根据公式代入数值得 5． AB/BA B 0.264 0.495 【详解】（1）[1]除图中所给的实验器材外，以下器材还必需选用的有刻度尺，用来测量纸带长度；打点计时器本身就是计时仪器，则不需要秒表，也不需要干电池；需要的关系式为 则要测量动摩擦因数，则需要天平测量质量。故选AB。 （2）[2]设物块的加速度为a，对物块 解得 即为进一步测量动摩擦因数，加速度可以由纸带打点求出，则还必须要测量物块的质量m，故选B。 （3）[3][4]打下计数点2时物块对应的速度大小 本次实验物块对应的加速度大小 （4）[5]由牛顿第二定律可得 即 由题意可知 解得 6【答案】(1)0.52 (2)0.45 (3)不需要 【详解】（1）由于交流电的频率为50Hz，且每隔4个点取一个计数点，所以相邻两计数点间的时间间隔为 根据可得，加速度大小为 （2）根据牛顿第二定律可得， 联立可得 结合图线可知，当时，有，即 所以 （3）由以上分析可知，实验中不需要测量木盒A、B及细沙的质量。 7【答案】(1)不需要 (2)B (3) 0.26 0.50 (4) 【详解】（1）因绳上拉力可通过弹簧测力计准确读出，无需满足沙和沙桶的质量远小于物块的质量。 （2）依据物块受力分析（其中为物块的质量） 加速度可通过纸带测出，已读出弹簧测力计的示数为F，为进一步测量动摩擦因数，只需测出物块的质量。 故选B。 （3）相邻两计数点间还有4个点未画出，故相邻两计数点时间间隔 [1] 打下计数点2时物块对应的速度大小 [2] 物块对应的加速度大小 （4）依据物块受力分析 可解得 斜率 将横截距代入可得 故 8【答案】(1) 0.255 0.458 (2) 0.50 0.40 【详解】（1）[1]根据题意可得相邻计数点间的周期为 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得打下计数点2时物块的速度大小为 [2]根据逐差法可得物块的加速度大小为 （2）[1]对砂桶（含砂）分析，根据牛顿第二定律有 解得 [2]对物块分析，根据牛顿第二定律有 解得物块与木板间的动摩擦因数为 9【答案】(1) 7.8 0.80 偏大 (2)0.78 【详解】（1）[1]相邻两计数点间有1个计时点未画出，打点计时器工作频率为，则相邻计数点之间的时间间隔 根据逐差法可知，加速度 [2]减速过程，根据牛顿第二定律有 结合上述解得 [3]物块A向右减速过程由于打点计时器限位孔对纸带有阻力、物块A还受到空气阻力作用，导致物块A实际上所受阻力大于物块A的摩擦力，可知，动摩擦因数的测量值大于真实值，即动摩擦因数的测量值较真实值偏大。 （2）物块A从P运动到O过程有 根据牛顿第二定律由于 物块A从O运动到Q过程，利用逆向思维有 解得 结合图丙有 其中 解得 10【答案】(1)B (2)不需要 (3)2.0 (4) 【详解】（1）A．在补偿阻力时，应将通过滑轮连接拉力传感器、小桶的细绳从小车上取下，将长木板有打点计时器的一端适当垫高，轻推小车，使小车能够在木板上做匀速直线运动，故A错误； B．为了使细绳对小车的拉力等于小车所受外力的合力，实验中连接拉力传感器和小桶的细绳应与长木板平行，故B正确； C．结合上述补偿阻力后有 小车质量能够消去，可知，每次改变小车质量时，不需要重新补偿阻力，故C错误； D．为了避免纸带上出现大量的空白段落，实验中，小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，再释放小车，故D错误。 故选B。 （2）补偿阻力后，拉力传感器能够显示细绳拉力F，则小车所受外力的合力为2F，实验中，并没有用小桶的重力表示细绳的拉力，可知，实验中不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量。 （3）相邻两点间有4个点未画出，则相邻两点之间的时间间隔 根据逐差法可知，小车的加速度 （4）[1][2]若做实验时没有平衡摩擦力，根据牛顿第二定律有 变形得 则有， 解得， 11【答案】(1)5.50 (2)1.10 (3)0.11 (4)大于 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规律，该读数为 （2）根据光电门的测速原理可知，遮光条经过光电门时，滑块的速度大小为 （3）遮光条与光电门之间的距离，利用逆向思维，根据速度与位移的关系有 根据牛顿第二定律有 解得 （4）若考虑滑块受到的空气阻力，即滑块受到的阻力大于滑动摩擦力，则动摩擦因数的测量值大于真实值。 12【答案】 6.125/6.124/6.126 不需要 【详解】[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以由图乙遮光条的宽度为 [2]滑块经过光电门时速度大小为 [3]若木板水平，由能量转化与守恒有 解得 所以实验时不需要测量滑块的质量。 [4]滑块在光电门右侧运动过程有 整理有 所以 解得 答案第4页，共5页 答案第5页，共5页 学科网（北京）股份有限公司 $