2021高考物理教科版一轮习题：第五章 微专题43 测量动摩擦因数的几种实验方法 Word版含解析

2021高考物理教科版一轮习题：第五章 微专题43 测量动摩擦因数的几种实验方法 Word版含解析

无论什么方法，关键是分析研究对象(实验对象)的受力特点、运动过程等，判断其运动过程遵循什么规律，列出方程，明确待测量及系统误差等．‎ ‎1．(2020·湖北武汉市调研)如图1所示的装置可以用来测量滑块与水平面之间的动摩擦因数．在水平面上将弹簧的一端固定，另一端与带有挡光片的滑块接触(弹簧与滑块不固连)．压缩弹簧后，将其释放，滑块被弹射，离开弹簧后经过O处的光电门，最终停在P点．‎ 图1‎ ‎(1)除了需要测量挡光片的宽度d，还需要测量的物理量有________．‎ A．光电门与P点之间的距离s B．挡光片的挡光时间t C．滑块(带挡光片)的质量m D．滑块释放点到P点的距离x ‎(2)动摩擦因数的表达式μ＝________________(用上述测量量和重力加速度g表示)．‎ ‎(3)请提出一个可以减小实验误差的建议：___________________________________________.‎ ‎2．(2019·四川攀枝花市第二次统考)某同学设计了只用一把刻度尺作为测量工具测量动摩擦因数μ的实验．主要设计思路为：用同种材料制作的两个平直木板，一木板放在水平面上，另一木板放在斜面上，两木板间用短小光滑圆弧形曲面连接，如图2所示；实验中让一小滑块从斜面上木板的某点P由静止释放，小滑块最终滑到水平上木板的某点Q停下来．短小光滑圆弧形曲面可使小滑块经过时，速度大小不变，方向由沿斜面方向变为沿水平方向．‎ 图2‎ ‎(1)若实验要求测量长度的次数最少，你认为应测量下列哪些物理量________(选填选项前的字母序号)．‎ A．P点距水平面的高度H B．P点到斜面底端的水平距离L C．斜面底端到Q点的距离x D．P点到Q点的水平距离s ‎(2)小滑块与木板间动摩擦因数μ的计算公式为______________________(用选取的物理量对应的符号表达)．‎ ‎3．(2019·湖北省“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”期末)高三学生小明和小华设计了一个物理实验来验证动能定理，实验装置如图3所示，A、B为长木板上固定的两个光电门，已知当地重力加速度为g.‎ 图3‎ ‎(1)他们利用游标卡尺测滑块上的遮光条的宽度，示数如图4所示，则遮光条的宽度d＝___cm.‎ 图4‎ ‎(2)垫高长木板右端，当长木板和水平面夹角为θ时，在O处沿斜面轻推滑块，测得滑块经过两光电门的时间相等，则滑块和长木板间动摩擦因数为________．‎ ‎(3)将长木板水平放置，在O处给滑块一个瞬时冲量，使滑块依次滑过光电门A、B.测得滑块经过光电门A的时间为t1、经过光电门B的时间为t2，两个光电门间距离为s，在误差允许的范围内，验证动能定理成立的式子为________________________(用题中已给字母表示)．‎ ‎4．(2019·湖南娄底市下学期第二次模拟)某兴趣小组用如图5甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数．PQ为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画)．每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放，但始终保持斜面底边长L＝0.500 m不变，重力加速度g＝10 m/s2.(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)‎ 图5‎ ‎(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如图乙所示，则d＝________cm；‎ ‎(2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图丙所示的v2－h图像，其图像与横轴的交点为0.25.由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝____________；‎ ‎(3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到v2－h图像，其图像的斜率将________(选填“增大”“减小”或“不变”)．‎ 答案精析 ‎1．(1)AB　(2)　(3)多次测量取平均值(选用宽度d较小的挡光片)‎ 解析　(1)挡光片经过光电门的速度v＝，由动能定理：－μmgs＝－mv2，解得μ＝＝，则除了需要测量挡光片的宽度d，还需要测量的物理量有：光电门与P点之间的距离s、挡光片的挡光时间t，故选A、B；‎ ‎(2)动摩擦因数的表达式μ＝；‎ ‎(3)可以减小实验误差的建议：多次测量取平均值可减小偶然误差；选用宽度d较小的挡光片可减小测量速度产生的误差．‎ ‎2．(1)AD　(2) 解析　(1)由能量关系可知：mgH＝μmgcos θ·s1＋μmgx＝μmgs(其中s1和x分别是斜面的长度和水平面的长度，s是P点在水平面上的投影到Q点的距离，H是斜面的高度)，解得μ＝ ，则需要测量：P点距水平面的高度H和 P点到Q点的水平距离s.‎ ‎(2)小滑块与木板间动摩擦因数的计算公式为μ＝.‎ ‎3．(1)0.330　(2)tan θ　(3)2gstan θ＝()2－()2‎ 解析　(1)由于该游标卡尺是20分度的，它的精确度是0.05 mm，主尺的读数是3 mm，游标尺上的读数是6×0.05 mm＝0.30 mm，所以滑块的宽度是d＝3 mm＋0.30 mm＝3.30 mm，即d＝0.330 cm；‎ ‎(2)滑块经过两光电门的时间相等表示滑块做匀速直线运动，则由平衡条件mgsin θ＝μmg cos θ，可得μ＝tan θ；‎ ‎(3)用平均速度代替瞬时速度求得通过两光电门的速度，即通过两个光电门的速度分别为vA＝、vB＝，由动能定理有－μmgs＝mvB2－mvA2，可得表达式：2gstan θ＝()2－()2.‎ ‎4．(1)0.225　(2)0.5　(3)不变 解析　(1)由题图乙知第5条刻度线与主尺对齐，则读数为：‎ d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm＝0.225 cm；‎ ‎(2)设斜面的长为s，倾角为θ，由动能定理得：‎ ‎(mgsin θ－μmgcos θ)s＝mv2‎ 即：mgh－μmgL＝mv2，可得v2＝2gh－2μgL 由题图丙可知，当h＝0.25 m时，v＝0，代入得到：μ＝0.5；‎ ‎(3)由v2＝2gh－2μgL知斜率k＝2g为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图像的斜率不变．‎