- 探究影响摩擦力的大小的因素
- 共26题
28.如图甲所示,力传感器A与计算机系统相连,可获得力随时间变化的图象。将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过轻绳与滑块相连,调节传感器高度使轻绳水平,质量为m=1.5kg的滑块放在较长的小车上,小车质量为M=2.0kg。一根轻绳跨过光滑的轻质滑轮,一端连接小车,另一端系一空沙桶,调节滑轮使桌面上的轻绳水平,整个装置处于静止状态,现开启力传感器,同时缓慢向空沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒沙子.计算机系统显示的力传感器采集的F-t图象如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则:
(1)滑块与小车间的动摩擦因数μ=_______;若忽略小车与水平桌面间的摩擦,小车稳定运动的加速度a=_______m/s2;
(2)若实验中传感器测力端与滑块间的轻绳不水平,左端略低一些,将会使动摩擦因数μ的测量值______(填“偏大”或“偏小”)。
正确答案
(1)0.2;0.21 (2)偏大
解析
(1)由图线可知,小车刚要滑动时刚好克服了滑块对小车的最大静摩擦力而开始滑动,此时小车所受滑块的摩擦力的最大值为3.5N,滑动后小车对滑块的滑动摩擦力大小为3N,滑块的质量为1.5kg,所以μmg=T,代入数据可得μ=0.2,小车稳定运动时对小车由牛顿第二定律有:m砂g-μmg=Ma,代入数据解得a=0.21m/s2。
(2)若轻绳不水平,则轻绳拉力在水平方向上的分力与滑动摩擦力平衡,导致传感器读数略大于滑动摩擦力的数值,根据(1)的计算可知,动摩擦因数μ的测量值偏大一些。
考查方向
解题思路
由图线读出小车刚要滑动时力传感器的读数即为滑块与小车间滑动摩擦力的大小,注意最大静摩擦力略大于滑动摩擦力的大小。
易错点
力传感器的作用是直接读出作用在滑块上的绳子的拉力。
知识点
22.某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示,将一个小球和一个滑块用细绳连接,跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止,剪断细绳后,小球自由下落,滑块沿斜面下滑,可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音,保持小球和滑块释放的位置不变,调整挡板位置,重复以上操作,直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移。(空气阻力对本实验的影响可以忽略)
①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。
②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。
③以下能引起实验误差的是________。
a.滑块的质量
b.当地重力加速度的大小
c.长度测量时的读数误差
d.小球落地和滑块撞击挡板不同时
正确答案
①
②
③ c d
解析
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知识点
某实验小组的同学想利用刻度尺(无其他测量仪器)测出小滑块与桌面的动摩擦因数
,小华同学的设计如图。倾斜的木板通过一小段弧形轨道与桌面连接,从木板上某一位置释放小滑块,小滑块从木板上滑下后沿桌面滑行,最终垂直桌面边缘水平抛出。测出木板底部离桌面边缘的距离L,桌面离地高度H,小滑块的落地点到桌子边缘的水平距离x。改变倾斜的木板离桌子边缘的距离(不改变木板的倾斜程度),并保证每次从木板的同一位置释放小滑块。重复以上步骤进行多次测量并记录实验数据。
11.保证每次从木板的同一位置释放小滑块的目的是_______________________。
12.利用图象法处理数据。若以L为纵轴,则应以_________为横轴,拟合直线。(在中选择填写)
13.若图象横轴和纵轴上的截距分别为a和b,则求得________________。
正确答案
保证每次滑到斜面底端具有相同的速度
解析
保证每次滑到斜面底端具有相同的速度
考查方向
动能定理
解题思路
由动能定理可知,每次从木板的同一位置释放小滑块,每次克服阻力做的功才一样,这样,每次滑到斜面底端才具有相同的速度.
易错点
关键是对实验原理的理解.
正确答案
解析
测出木板底部离桌子边缘的距离L,桌子边缘离地的高度H,小滑块的落地点到桌子边缘的水平距离S,再设小滑块静止释放高度为h,
根据平抛运动处理规律,则有:,且
,那么
,依据动能定理,则有:
,即
若以L为纵轴,则应以x2为横轴的倾斜直线;
考查方向
动能定理
解题思路
根据小滑块先在桌面上做匀减速直线运动,再做平抛运动,依据平抛运动规律,由H与S来表示抛出的速度,再根据动能定理列式,即可确定横轴物理量.
易错点
关键根据动能定理推导出L的表达式,根据函数式确定横轴上的物理量.
正确答案
解析
若图象横轴和纵轴上的截距分别为a和b,则有:
解得
考查方向
探究影响摩擦力的大小的因素
解题思路
结合图象横轴和纵轴上的截距分别为a和b,即可求解动摩擦因数.
易错点
关键根据表达式结合横纵轴的截距确定动摩擦因数.
17.如图,足够长的斜面固定在水平地面上,物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与装有细砂的砂桶A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,开始时B恰好不上滑。已知B的质量mB=1kg,砂桶A的质量不计,细砂总质量为0.8kg,θ=30°,g=10m/s2。设A不会碰到滑轮,B与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当A中的细砂缓慢漏出直到漏尽的过程中,B所受摩擦力fB与细砂质量m的关系图象正确的是
正确答案
解析
以物体B为研究对象,B物体受重力、斜面对B的支持力、绳子施加的拉力、斜面与物体B之间还可能存在摩擦力、当B静止时,对A进行受力分析,A的重力等于绳子上的拉力。
(1)若B不受摩擦力作用
MBgsinθ=MAg 带入数据得 MA=0.5kg
(2)若B恰好要向上滑动
MBgsinθ+μMBgcosθ=MAg
带入数据得μMBgcosθ=0.3N
(3)若B恰好要向下滑动
MBgsinθ-μMBgcosθ=MAg
带入数据得 MA=0.2kg
正确选项为A
考查方向
共点力平衡应用,摩擦力分析
解题思路
对物体B进行受力分析,列出斜面对物体B摩擦力分别为零、向上最大、向下最大时的状态方程,解算结果后,与图像进行比较,选择正确选项。
易错点
开始时,物体B恰好不上滑时的受力分析和状态方程
教师点评
本题涉及到对静摩擦力方向和大小的考查,实际解题过程中应关注物体所处状态及物体所受的其它外力作用。
知识点
物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点。
10.上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7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所示。根据图中数据计算的加速度a = (保留三位有效数字)。
11.为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有 。(填入所选物理量前的字母)
12.滑块与木板间的动摩擦因数= 用被测物理量的字母表示,重力加速度为g).
13.与真实值相比,测量的动摩擦因数 (填“偏大”或“偏小” )。
正确答案
0.495~0.497m/s2
解析
由纸带得,{(4.37+3.88+3.39)-(1.89+2.40+2.88)}10-3=9a0.122
解得:a=0.496m/s2
由牛顿第二定律可知,滑块和托盘及砝码所受的合外力为Ma=托盘及砝码质量-滑块摩擦力,可知还需测量滑块的质量m2托盘和砝码的总质量m3。与真实值相比由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
考查方向
解题思路
由匀变速直线运动公式,可求a。根据牛顿第二定律可知F=ma可知要知道摩擦因数还需知道滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3。由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
易错点
不能准确理解实验原理和实验的基本步骤以及误差分析
正确答案
解析
由纸带得,{(4.37+3.88+3.39)-(1.89+2.40+2.88)}10-3=9a0.122
解得:a=0.496m/s2
由牛顿第二定律可知,滑块和托盘及砝码所受的合外力为Ma=托盘及砝码质量-滑块摩擦力,可知还需测量滑块的质量m2托盘和砝码的总质量m3。与真实值相比由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
考查方向
解题思路
由匀变速直线运动公式,可求a。根据牛顿第二定律可知F=ma可知要知道摩擦因数还需知道滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3。由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
易错点
不能准确理解实验原理和实验的基本步骤以及误差分析
正确答案
解析
由纸带得,{(4.37+3.88+3.39)-(1.89+2.40+2.88)}10-3=9a0.122
解得:a=0.496m/s2
由牛顿第二定律可知,滑块和托盘及砝码所受的合外力为Ma=托盘及砝码质量-滑块摩擦力,可知还需测量滑块的质量m2托盘和砝码的总质量m3。与真实值相比由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
考查方向
解题思路
由匀变速直线运动公式,可求a。根据牛顿第二定律可知F=ma可知要知道摩擦因数还需知道滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3。由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
易错点
不能准确理解实验原理和实验的基本步骤以及误差分析
正确答案
偏大
解析
由纸带得,{(4.37+3.88+3.39)-(1.89+2.40+2.88)}10-3=9a0.122
解得:a=0.496m/s2
由牛顿第二定律可知,滑块和托盘及砝码所受的合外力为Ma=托盘及砝码质量-滑块摩擦力,可知还需测量滑块的质量m2托盘和砝码的总质量m3。与真实值相比由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
考查方向
解题思路
由匀变速直线运动公式,可求a。根据牛顿第二定律可知F=ma可知要知道摩擦因数还需知道滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3。由于纸带也有摩擦所以,测得的动摩擦因数偏大。
易错点
不能准确理解实验原理和实验的基本步骤以及误差分析
10.某实验小组的同学想利用刻度尺(无其他测量仪器)测出小铁块与桌面的动摩擦因数μ,小华的设计如图,倾斜的木板通过一小段弧形轨道与桌面连接,从木板上某一位置释放小铁块,小铁块从木板上滑下后沿桌面滑行,最终从桌子边缘抛出去。
(1)测出木板底部离桌子边缘的距离L,桌子边缘离地的高度H,小铁块的落地点到桌子边缘的水平距离S
(2)改变倾斜的木板离桌子边缘的距离(不改变木板的倾斜程度),并保证每次从木板的同一位置释放小铁块。重复步骤(1)的测量。
(3)利用图像法处理数据:若以L为纵轴,则应以 为横轴拟合直线(在“s、、s2、
”中选择填写)。
(4)若图像横轴和纵轴上的截距分别为a和b,则求得μ= (已知当地的重力加速度为g)。
(5)由上述数据还可求得小铁块滑到木板底端的速率v=
正确答案
S2
解析
设小铁块滑到木板底端的速率v,离开桌面的速度为v0
在桌面上时,由动能定理有
平抛运动时有
(3)、因为L变s也会变,所以有以上方程得, 应以s2为横轴
(4)(5)、由方程集合数学知识得:
、
,解之得
考查方向
解题思路
由动能定理和平抛运动规律列出方程,集合
易错点
用数学图像的截距和斜率知识求解
知识点
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