高考物理母题解读（二） 相互作用4

1 高考物理母题解读 二 高考物理母题解读 二 相互作用相互作用 高考题千变万化 但万变不离其宗 千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来 研究高考母题 掌握母题解法规律 使学生触类旁通 举一反三 可使学生从题海中跳出 来 轻松备考 事半功倍 母题 4 动摩擦因数 摩擦力的测量 解法归纳 测量动摩擦因数 主要根据F FN及其相关知识 测量摩擦力可以根据平 衡条件进行 典例 2012 江苏物理 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 的测量结果 选填 偏大 或 偏小 针对训练题精选解析 2 1 2012 山东理综 某同学利用图甲所示的实验装置 探 究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始 运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未 到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每 5 个点取 1 个计数点 相邻计数点间的距离如图议所示 打点计时器电 源的频率为 50Hz 通过分析纸带数据 可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 计数点 5 对应的速度大小为 m s 计数点 6 对应的速度大小为 m s 保 留三位有效数字 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用a g来计算物块与桌面间的动 摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 填 偏大 或 偏小 2 2011 山东理综卷第 23 题 1 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 6 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x 空气阻力对本实验的影响可以忽略 滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为 滑块与斜面间的动摩擦因数为 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 3 点评 探究探究 用一把尺子测定动摩擦因数 的实验涉及巧妙 可操作性强 可重复性强 难度不大 3 2003 江苏物理第 12 题 实验装置如图 1 所示 一木块放在水平长木板上 左侧栓有一 细软线 跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连 木块右侧与打点计时器的纸带相连 在重物牵引下 木块在木板上向左运动 重物落地后 木块继续向左做匀减速运动 图 2 给出了重物落地后 打点计时器在纸带上打出的一些点 试根据给出的数据 求木块与木 板间的摩擦因数 要求写出主要的运算过程 结果保留 2 位有效数字 打点计时器所 用交流电频率为 50Hz 不计纸带与木块间的拉力 取重力加速度g 10m s2 解析 由给出的数据可知 重物落地后 木块在连续相等的时间T内的位移分别是 s1 7 72cm s2 7 21cm s3 6 71cm s4 6 25cm s5 5 76cm s6 5 29cm s7 4 81cm s8 4 3 1cm 以a表示加速度 根据匀变速直线运动的规律 有 又知T 0 04s 解得a 3 0m s2 重物落地后木 2 48372615 16T ssssssss a 块只受摩擦力的作用 根据牛顿第二定律有 mg ma 解得 0 30 答案 根据图 2 中数据利用逐差法得 3 0m s2 2 48372615 16T ssssssss a 由 mg ma 解得 0 30 点评 此题考查摩擦力定律 逐差法 牛顿第二定律及其相关知识点 4 2008 宁夏理综 22 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 打点计时器滑块 砝码 托盘 4 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 1 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 2 回答下列两个问题 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 A 木板的长度l B 木板的质量m1 C 滑块的质量m2 D 托盘和砝码的总质量m3 E 滑块运动的时间t 测量 中所选定的物理量时需要的实验器材是 3 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 与真实值相比 测量的动摩擦因数 填 偏大 或 偏 小 写出支持你的看法的一个论据 答案 1 0 495 0 497m s2 2 CD 天平 3 偏大 忽略了纸带与限位孔之间的摩擦力 空气阻力 滑轮处的 m3g m2 m3 a m2g 摩擦力 细绳质量 导致测量的动摩擦因数偏大 点评 此题考查摩擦力定律 逐差法 牛顿第二定律及其相关知识点 5 2012 湖南联考 在一次的课外探究活动中 某同学用图示的装置测量放在水平光滑 桌面上的铁块 A 与长金属板 B 间的动摩擦因数 已测出铁块 A 的质量为 1kg 金属板 B 的 质量为 0 5kg 用水平力 F 向左拉金属板 B 使其向左运动 稳定时弹簧秤示数如图所示 已放大 则 A B 间的动摩擦因数 g 取 10m s2 将纸带连接在金属板 B 的后面 通过打点计时器连续打下一些计时点 测量后的结 果如图乙所示 图中几个相邻计数点的时间间隔为 0 1s 由此可知水平力 F N 5 6 2009 全国理综 1 某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系 设计实验装置如图 长直平板一端放在水平桌面上 另一端架在一物块上 在平板上标出 A B 两点 B 点处放置一光电门 用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间 实验步骤如下 实验步骤如下 用游标卡尺测量滑块的挡光长度 d 用天平测量 滑块的质量 m 用直尺测量 AB 之间的距离 s A 点到水平桌面 的垂直距离 h1 B 点到水平桌面的垂直距离 h2 将滑块从 A 点静止释放 由光电计时器读出滑块的挡光时间 t1 重复步骤 数次 并求挡光时间的平均值 t 利用所测数据求出摩擦力 f 和斜面倾角的余弦值 cos 多次改变斜面的倾角 重复实验步骤 做出 f cos 关系曲线 1 用测量的物理量完成下列各式 重力加速度为 g 斜面倾角的余弦 cos 滑块通过光电门时的速度 v 滑块运动时的加速度 a 滑块运动时所受到的摩擦阻力 f 2 测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示 读得 d 6 7 2012 年 3 月山东威海一模 某实验小组的同学在进行 研究滑动摩擦力的大小与哪些 因素有关 的实验中准备的实验器材有木块 木板 毛巾和砝码 在实验中设计的实验表 格和实验数据记录如下表所示 实验序数接触面的材料正压力 N 滑动摩擦力 N 1 木块与木板 20 4 2 木块与木板 40 8 3 木块与木板 61 2 4 木块与木板 81 6 5 木块与毛巾 82 5 1 根据上面设计的表格可以知道该实验用的实验方法为 2 分析比较实验序数为 1 2 3 4 的实验数据 可得出的实验结论为 3 分析比较实验序数为 的两组实验数据 可得出的实验结论是 压力相同时 接触面越粗糙 滑动摩擦力越大 7 答案 1 控制变量法 2 接触面相同时 滑动摩擦力大小与正压力大小成正比 3 4 5 解析 根据上面设计的表格可以知道实验序数为 1 2 3 是保持接触面材料相同 研究滑 动摩擦力大小与正压力大小关系 实验序数为 4 5 是保持压力相同 研究滑动摩擦力与接 触面材料之间的关系 该实验用的实验方法为控制变量法 分析比较实验序数为 1 2 3 4 的实验数据 可得出的实验结论为接触面相同时 滑动摩擦力大小与正压力大 7 小成正比 分析比较实验序数为 4 5 的两组实验数据 可得出的实验结论是 压力相同时 接触面越粗糙 滑动摩擦力越大 8 2013 年 3 月吉林二模 如图所示 把弹簧测力计的一端固定在墙上 用力 F 水平向左 拉金属板 金属板向左运动 此时测力计的示数稳定 图中已把弹簧测力计的示数放大画出 则物块 P 与金属板间的滑动摩擦力的大小是 N 若用弹簧测力计测得物块 P 重 13 N 根据表中给出的动摩擦因数 可推算出物块 P 的材料为 9 2012 年 5 月烟台适应性训练三 1 科学探究活动通常包括以下几个环节 提出问 题 猜想与假设 制定计划与设计实验 进行实验与收集证据 分析与论证 评估 交流与合作等 一位同学在学习了滑动摩擦力之后 认为滑动摩擦力的大小可能 与两物体接触面积的大小有关 于是他通过实验探究这个问题 这位同学认为 滑动摩擦力的大小与两物体的接触面积的大小可能成正比 这属于上述 科学探究的 环节 为完成本实验 需要自己选用器材 其中他选用的木块应是下列选项中的 A 各面粗糙程度相同的正方体 B 各面粗糙程度不同的正方体 C 各面粗糙程度相同 长 宽 高不同的长方体 D 各面粗糙程度不同 长 宽 高不同的长方体 在本实验中 该同学设计了两种实验方案 方案一 木板水平固定 通过弹簧秤水平拉动木块 如图甲所示 方案二 木块与弹簧秤相连 弹簧秤水平固定 通过细绳水平拉动木板 如图乙所示 a 上述两种方案中 你认为更合理 更易于操作的是 填 方案一 或 方案二 b 该实验应该记录的数据有 c 如何根据数据分析并判断原来的猜想 材料动摩擦因数 金属 金属 0 25 橡胶 金属 0 30 木头 金属 0 20 皮革 金属 0 28 8 10 2012 年 3 月山东德州一模 某同学利用弹簧测力计 小车 砝码 钩码 木块和带 有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系 实验装置如图所示 该同学主要的实验步骤如下 a 将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上 在细绳一端挂适量的钩码 使其能够带动 小车向右运动 b 多次改变木块上砝码的个数 并记录多组数据 c 进行数据处理 得出实验结论 请回答下列问题 实验中应测量木块和木块上砝码的总重力 并记录 若用图象法处理实验数据 以摩擦力 Ff为横轴 正压力 FN为纵轴 建立直角坐标系 通 过描点 得到一条倾斜的直线 该直线的斜率所表示的物理意义可用文字描述为 通过实验得出的结论是 10 答案 弹簧测力计的示数 动摩擦因数的倒数 在误差允许的范围内 滑动摩擦力Ff与正压力FN成正比 解析 实验中应测量木块和木块上砝码的总重力 为小车受到的正压力 记录弹簧测力计 的示数 该示数等于小车所受的滑动摩擦力Ff 由摩擦定律可知 FN Ff图线的斜率所表 示的物理意义为动摩擦因数的倒数 通过实验得出的结论是 在误差允许的范围内 滑动 摩擦力Ff与正压力FN成正比 11 2012 年 4 月安徽皖南八校第三次联考 如图所示 为了测量两张纸之间的动摩擦因数 小 明同学设计了图示实验 在木块 A 下底面和木板 B 上表面貼上待測的纸 B 木板水平固定 砂桶通过细线与木块 A 相连 调节砂桶中砂的多少 使木块 A 匀速向左运动 利用天平測出 砂桶和砂的总质量为 m 以及貼纸木块 A 的质量为 M 1 用以上方法测得两纸间的动摩擦因数的表达式为 9 2 在实际操作中 发现要保证木块 A 做匀速运动较困难 小华同学对这个实验进行了改进 他 改进的方法是让木块 A 在水平固定的 B 木板上做匀加速直线运动 并用打点计时器和刻度 尺测得其加速度 a 根据小华的方法 测出的动摩擦因数 的表达式为 12 2012 年 4 月四川眉山二模 为了测定木块A和木板B之间的动摩擦因数 某同学设计 了一个实验 其实验装置如图所示 该同学在实验中的主要操作有 A 用弹簧秤测出木块A的重力为G 6 00 N B 用弹簧秤测出木板B的重力为G 9 25 N C 按图的装置安装器材 安装过程中用手按住木块和木板 D 松开按住木块和木板的手 让其运动 待弹簧秤指针稳定时再读数 该同学的上述操作中多余的步骤是 填步骤序号 在听取意见后 该同学按正确方法操作 读数时弹簧秤的 指针位置如右图所示 其示数为 N 根据该同学的测量数据 可 得到木块A和木板B之间的动摩擦因数为 12 答案 B 2 分 2 10 2 分 0 35 3 分 解析 不需要测出木板B的重力 多余的步骤是 B 弹簧秤的示数为 2 10N 摩擦力为 2 10N 由 f G 解得 0 35 13 2012 年 5 月