11-19年高考物理真题分专题汇编之专题073.探究摩擦力的实验

第73节探索摩擦实验。摩擦实验2019物理国家卷2如图(A)所示。一位同学设计了一个实验来测量铁块和木板之间的动摩擦系数。所用设备有：铁架台、长板、铁块、米尺、电磁打点计时器、50Hz交流电源、纸带等。回答以下问题：(1)动摩擦系数=_ _ _(由板与水平面之间的角度、重力加速度g和铁块滑块加速度a表示)(2)在实验过程中，调整板与水平面之间的角度=30。打开电源。启动定时器，释放铁块，铁块从静止状态滑下电路板。重复多次后，选择带有清晰圆点的纸带，如图(b)所示。图中的点是计数点(每两个相邻的计数点之间没有显示4个点)。重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁块与木板之间的动摩擦系数为_ _ _ _ _ _ _(结果保留小数点后两位)。回答 (1)。sincos ga g (2)。0.35分析详细解释 (1)由mgsin-mgcos=ma，解：=sincosga g. (2)通过逐步方法a=iii 29sst获得：SII=(76.39-31.83)10-2m，T=0.15s，SI=(31.83-5.00)10-2m，因此，a=22 244.56 1026.83 10 9 10m/S2=1.97m/S2，代入公式，获得：=19.81.97 23 9.82(6分)一位同学用图(a)所示的实验装置测量了物体块与斜面之间的动摩擦系数。众所周知，打点计时器使用的电源频率为50Hz。图(B)显示了在滑块滑动过程中获得的纸带的一部分，它指示了5个连续点之间的距离。(1)滑块下滑时的加速度a=_ _ _ _ _ _ _ m/S2，速度v=_ _ _ _ _ _。击中c点时的m/s；(2)假设重力加速度的大小为g，为获得起始摩擦系数而必须测量的物理量为(填写正确的答案标签)a .块的质量b .斜面的高度c .倾斜角分析：(1)根据纸带数据，已知加速度m/s 25342 . t)xx()xx(abb cbdecd；当击中点c时，速度m/s791 2。t x v BD c (2)是从牛顿第二定律推导出来的：加速度等于加速度，所以为了获得动摩擦系数而要测量的物理量是斜面的倾角。2.2013新课程标准年新课程标准第一卷第22卷。(7点)图(a)是测量一块材料和水平桌面之间的动态摩擦系数的实验装置的示意图。实验步骤如下： 用天平测量物体块和遮光片的总质量M和重物的质量M；用游标卡尺测量遮光片的宽度D；用米刻度测量两个光电门之间的距离；(2)调整光滑轮使细线水平： (3)使物体块从光电门A的左侧静止释放。用数字毫秒计分别测量遮光片通过光电门A和光电门B的时间tA和tB，并计算加速度；(4)重复步骤(3)数次，以求得A的平均值；(5)根据上述实验数据，计算擦拭系数。图(一)光滑轮光闸光闸光闸光闸细线05 1015 20 123图(二)块斜面打点计时器纸带图(一)ABCDE 3.78 3.393.52 3.65厘米图(二)回答下列问题： (一)测量d时，游标卡尺(主尺的最小刻度为1毫米)如图(二)所示。读数为厘米(2)的物体块的加速度可以用D、S、tA和tB表示为。(3)动摩擦系数可以是m，m，a；重力加速度g表示为=(4)如果细线没有调整到水平，则产生的误差属于(填写“偶然误差”或“系统误差”)分析(1)游标卡尺测量数据无需估算，主尺读数为9毫米，游标卡尺读数为0.05毫米12=0.60毫米，因此读数为：9毫米0.60毫米=9.6毫米=0.960厘米(2)。根据12，Abddvvtt与位移速度的关系式：22 21 2axvv有：22 22 21 22 1(22)ba vvdd a sstt(3)分析重小物体上的整体应力：11(m)gmma，产生11(m)gmma mg；(4)如果细线不平整，实验数据的测量将会变大或变小。由固定因素引起的误差称为系统误差。3.用于测量小块Q和平板P之间的动摩擦系数的实验装置如图所示。AB是一条平滑的四分之一圆弧轨道，半径较大，在B点与水平固定的P板的上表面BC相切，C点在水平地面上的垂直投影为C。重力加速度为g。实验步骤如下：用天平称质量Q的质量M；(2)测量轨道AB的半径r、轨道BC的长度l和轨道CC的长度h；(3)在点A处释放物体块Q，并在着陆位置标记物体块Q的下降点D；(4)重复步骤(3)10次；用一个尽可能小的圆围住10个着陆点，用米刻度测量从圆心到C的距离S。(1)用实验中的测量量表示：(I)当质量Q到达点B时，动能Ekb=；(二)动能ekc=，当质量q达到点c时；(三)在质量q从b到c的运动过程中，质量q克服摩擦力所做的功；(4)质量Q和平板p之间的动摩擦系数=(2)回答下列问题：实验步骤 (5)的目的是。(二)已知实验测得的值大于实际值。原因是除了实验中的测量误差外，另一个原因可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(写下一个可能的原因)。答：(1)(一)经理(2分)；(ii) 24 mgsh (2分)；(iii)24 msmgrh(2分)(iv)24 rshl(2分)(2) (i)减少实验中的意外错误(2分)；(ii)圆弧轨道中存在摩擦且接头B不光滑(2分，如果给出的理由合理，将给出2分)。分析：(1)(1)QB段的机械节能，因此kB E=mgR(2分)；(ii)在通过点C后，小物体被水平投掷，速度C v由cstv和212hgt获得，然后kC E=24 MGS h(2个点)；(iii)动能定理的2f 4 mswmgrh(2点);(iv)将fwmgl代入上述公式，得到=24 rs lhl (2分)(2) (I)以减少意外误差(2分)；(ii)圆弧轨道存在摩擦，接头B不光滑(2分，如果给出的理由合理，将给出2分)。4.2012物理江苏卷年物理江苏卷11。(10分)为了测量木块和桌面之间的动摩擦系数，梁潇设计了一个如图所示的装置来进行实验。在实验中，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，在B稳定后静态释放。一个终于溜到了Q点。分别测量OP和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)在实验开始时，发现A在被释放后会碰到滑轮。请提出两个解决方案。(2)请根据下表中的实验数据制作s-h关系图。h(厘米)20.030.040.050.060.0 S(厘米)19 . 528 . 539 . 048 . 056 . 5(3)A和B的实验质量分别为m=0.40千克。M=0.50kg千克。根据s-h图像，可以计算出木块和桌面之间的动态摩擦系数=_ _ _ _ _ _ _(结果保留了一个有效数字)。在实验中，滑轮轴的摩擦力会导致测量结果为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写“太大”或“太小”)。回答 (1)减少乙的质量，增加细线的长度，或增加甲的质量，减少乙的起始高度(2)如图(3)0.4(4)分析太大)(1)实验开始时，发现A被释放后会撞到滑轮，主要是因为加速度太大或加速时间太长。加速度可以通过减小B的质量或增加A的质量来减小，而加速时间可以通过增加细金属丝的长度或减小B的初始高度来缩短。(3)当B下降到着陆点时，根据动态能量调节，有2) (21 vmmmghmgh。在B下降之后，A移动到Q，根据动态能量调节，有21.0 mvmmgs，产生MHS mmmh。将M=0.5kg千克，m=0.4kg千克代入h sh495=495h小时秒，将hs图像的斜率从04.1千克，即04.1小时秒代入上述公式的4.0。(4)本实验测量动摩擦系数的原理是动能定理。如果我们考虑克服滑轮摩擦功W，那么2) (21 vmmwmghmgh，21 mvmmgs，获得gsmmmghmgh)。如果我们忽略克服滑轮摩擦功，动摩擦系数将会更大。(1)调查小组设计了“用直尺测量动摩擦系数”的实验方案。如图所示，用绳子连接一个球和一个滑块，跨在斜坡的上端。开始时，球和滑块都是静止的。切断绳子后，球自由下落，滑块滑下斜面。可以连续听到球落地和滑块撞击挡板的声音。保持球和滑块的释放位置不变，调整挡板的位置，并重复上述操作，直到球落地和滑块撞击挡板的声音可以同时听到。用刻度尺测量球下落的高度h，滑块释放点和挡板之间的高度差h，以及沿斜面的位移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之比是_ _ _ _ _ _。(2)滑块与斜面之间的动摩擦系数为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)下列能引起实验误差的是_ _ _ _ _ _。X h挡板70H/Cm 60 40 10 50 30 20 10 2030 40 50 60 70s/Cm弹簧平衡图(a)木板块重量滑轮图(b) 1 2 3 1 2 3 4指针单位：n图(c)2 . 02 . 8 2 . 2 2 . 6 3 . 0 0 0 . 250 . 200 . 150 . 100 . 05 0 f/n m/kg 0.30 a滑块质量b .局部重力加速度幅度c22 2 1)(；c d；分析：沿斜面滑动作匀速直线运动，初速度为零，21 atx，球作自由落体运动，21 gth，故hg . a .(2)对滑块的受力分析，根据牛顿第二定律得出cosmongga，即x hx g x h gg h22，得出2221。从(1) (2)的分析可知，c和d会引起实验误差。6.2018国家论文二，23。(9分)一位同学使用图(A)所示的装置测量木块和木板之间的动态摩擦系数。穿过光滑天车的细线两端分别与木块和弹簧秤连接，滑轮和木块之间的细线保持水平，重物放置在木块上方。慢慢向左拉水平放置的木板。当木板和重物相对于桌面静止且木板仍在滑动时，弹簧平衡的指标是木板受到的滑动摩擦力。从实验中获得的数据在下表中给出，其中f4值可以从弹簧秤的图(b)中读出。重量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦f/N2.152.362.55f42.93回答以下问题：(1)F4=n；(2)完成图(c)中坐标纸上未显示的数据点，并画出-f-m图形线；(3)F与M、木块质量M、木块与木块之间的动摩擦系数、重力加速度G的大小之间的关系为F。F-M图(直线)的斜率表达式为2 . 02 . 82 . 42 . 63 . 0 0 . 250 . 200 . 150 . 100 . 050 F/NM/kg 0.30K；(4)取29.80 m/sg，从绘制的f-m图中得到。(保持2位有效数字)回答：(1)2.75(2)如图(3)所示3) Mm gg (4)0.40分析：(1)指针在2.7和2.8之间，估计为2.75N (2)在跟踪点的直线时，应注意尽可能保持点在直线上。如果不可能在直线上，也应该在直线的两侧均匀分布，以减少误差。图纸如下：(3)木块受到滑动摩擦，根据滑动摩擦的定义，mgmgmggmmf()是已知的(因此-f m图形线(直线)的斜率表达式为k=g (4)取g=9.80m/s2，取图形线上相距较远的两点，求出斜率为9.305.025.016.294.2 k，然后40.08.9 9.3 g k 7.2011(2)一位同学设计了一个如图3所示的装置，使用仪表、秒表、轻型绳索、轻型滑轮、轨道、滑块、托盘和重物以及其他设备来测量滑块和轨道之间的动态摩擦系数。滑块和托盘上分别安装有多个砝码，滑块质量为m，滑块上的砝码总质量为m，托盘和托盘上的砝码总质量为m.在实际测试中，滑块在水平轨道上以零初速度的匀速直线从a移动到b，重力加速度g取