2020年高考物理 必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練 專題08 測動(dòng)摩擦因數(shù)和重力加速度（含解析）

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1、測動(dòng)摩擦因數(shù)、測重力加速度和測反應(yīng)時(shí)間 一、測重力加速度 1. 利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度（ 2019年高考全國3卷第22題） 甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片。 （1）若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是 。（填正確答案標(biāo)號(hào)） A.米尺 B.秒表 C.光電門 D.天平 （2）簡述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。 答：

2、 （3）實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，則該地的重力加速度大小為g=___m/s2。（保留2位有效數(shù)字） 【答案】 （1）A （2）將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺。 （3）9.7 【解析】（3） 2.用重錘測量重力加速度g 某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測量重力加速度g．細(xì)繩跨過固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘．實(shí)驗(yàn)操作如下： ①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H； ②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼； ③左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止．釋放重錘2，同時(shí)右手開啟秒

3、表，在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下落時(shí)間； ④重復(fù)測量3次下落時(shí)間，取其平均值作為測量值t． 請(qǐng)回答下列問題 （1）步驟④可以減小對(duì)下落時(shí)間t測量的 （選填“偶然”或“系統(tǒng)”）誤差． （2）實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多，主要是為了 ． （A）使H測得更準(zhǔn)確 （B）使重錘1下落的時(shí)間長一些 （C）使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2M （D）使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等 （3）滑輪的摩擦阻力會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做? （4）使用橡皮泥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，并測出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0．用實(shí)驗(yàn)中的測量量和已

4、知量表示g，得g= ． 【答案】 （1）偶然 （2）B （3）在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落 （4） 【解析】（4）推導(dǎo)公式：根據(jù)牛頓定律，設(shè)細(xì)線拉力為F，重錘1一端：有，因?yàn)槠胶饬嘶喌哪Σ磷枇Γ粤χ袥]有，而質(zhì)量中有。這一點(diǎn)容易錯(cuò)。 重錘2一端，解得又，得，解得 3.用滴水法測量重力加速度大小 （1）學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)小組使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量重力加速度大小。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們先測量分液漏斗下端到水桶底部的距離s；然后使漏斗中的水一滴一滴地下落，調(diào)整閥門使水滴落到桶底發(fā)出聲音的同時(shí)，下一滴水剛好從漏斗的下端滴落；用秒表測量第1

5、個(gè)水滴從漏斗的下端滴落至第n個(gè)水滴落到桶底所用的時(shí)間t。 A. 重力加速度大小可表示為g=_____ (用s、n、t表示)； B. 如果某次實(shí)驗(yàn)中，s=0.90m，n=30，t=13.0s， 則測得的重力加速度大小g= m/s2； (保留2位有效數(shù)字) C. 寫出一條能提高測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議： 。 【答案】，9.6，適當(dāng)增大n。 【解析】，可解得。 （2）利用水滴下落可以測出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地流出，在水龍頭的正下方放一盤子，調(diào)節(jié)盤子的高度，使一個(gè)水滴碰到盤子時(shí)恰好有另一水滴從水龍頭開始下落，而空中還有一個(gè)正在下落中的水滴。測出水龍頭到盤子

6、間距離為，再用秒表測時(shí)間，以第一個(gè)水滴離開水龍頭開始計(jì)時(shí)，到第個(gè)水滴落在盤中，共用時(shí)間為，則重力加速度。 【答案】 【解析】，T為水滴從開始下落到落到盤中的時(shí)間，則，代入得g=. 4. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取? ①請(qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：按圖（a）安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源；豎直提起系起有重物的紙帶，使重物 （填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）計(jì)時(shí)器下端； ， ，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 ②（b）和（c）是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取 （填“b”或“c”）來計(jì)算重力加速

7、度。在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋饕蚴强諝庾枇? 。 【答案】（1） 靠近 。 接通電源 ， 釋放紙帶 ，（2） b 摩擦阻力 . 【解析】（1）重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器才能打更多的點(diǎn)。要先接通電源，后釋放紙帶，才能在紙帶上打更多的點(diǎn)，否則，將有一段紙帶空白。 （2）從紙帶可以看出，b紙帶重物做加速運(yùn)動(dòng)，c紙帶重物先加速后減速，所以選b紙帶。 二、測動(dòng)摩擦因數(shù) 5. 測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)（2019年高考全國2卷第22題） 如圖（a），某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：

8、鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源，紙帶等?；卮鹣铝袉栴}： （1）鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ= （用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示） （2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角θ=30°。接通電源。開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出）。重力加速度為9.8 m/s2?？梢杂?jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 （結(jié)果保留2位小數(shù)）。 【答案】（1） （2）0.35 【解析

9、】（1）根據(jù)牛頓定律，得 =1.97m/s2 6 .測量木塊與木板之間的摩擦因數(shù) 某同學(xué)用圖（a）所示的裝置測量木塊與木板之間的摩擦因數(shù)?？邕^光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細(xì)線保持水平，在木塊上放置砝碼。緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中的值從圖（b）中彈簧秤的示數(shù)讀出。 砝碼的質(zhì)量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑動(dòng)摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 2.93 回答

10、下列問題 （1）=__________N （2）在圖（c）的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出f-m圖線； （3）f與m、木塊質(zhì)量M、木板和木塊之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式f=__________，f-m圖線（直線）的斜率的表達(dá)式k=____________; （4）取g=9.80 m/，由繪出的f-m圖線求得（保留2位有效數(shù)字） 【答案】（9分）（1）2.75 （2）如圖所示 （3）μ（M+m）g μg （4）0.40 【解析】，所以圖象的斜率。從圖象求出斜率k，代入公式即得。 7.某學(xué)生用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知

11、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖（b）所示，圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離。 （1）物塊下滑時(shí)的加速度a=m/s2，打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v=m/s; （2）已知重力加速度大小為g，為求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是（填正確答案標(biāo)號(hào)） A 物塊的質(zhì)量 B 斜面的高度 C 斜面的傾角 【答案】（1）3.25； 1.79； （2）C 【解析】（1）物塊下滑時(shí)的加速度a= 打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v= （2），所以，所以不用測物塊的質(zhì)量m，要測斜面的傾角。 三、測人的反應(yīng)時(shí)間 8.測量人的反應(yīng)時(shí)間

12、甲、乙兩同學(xué)通過下面的實(shí)驗(yàn)測量人的反應(yīng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟如下： （1）甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺），準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺。 （2）甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子。若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時(shí)間為________（用L、L1和g表示）。 （3）已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm，乙的反應(yīng)時(shí)間為__________s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字） （4）寫出一條提高測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的

13、建議：___________。 【答案】（1） （2）0.20 （3） 多次測量取平均值；初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子。 【解析】因?yàn)槌咦拥牧憧潭仍谧钌隙耍ㄒ沂种冈贚處），所以尺子下落的高度為L-L1,根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)公式，有，所以。 9.同學(xué)們利用如題6圖1所示方法估測反應(yīng)時(shí)間。 首先，甲同學(xué)捏住直尺上端，使直尺保持豎直狀態(tài)，直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間。當(dāng)乙看見甲放開直尺時(shí)，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度讀數(shù)為，則乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間為 （重力加速度為）。 基于上述原理，某同學(xué)用直尺制作測量反應(yīng)時(shí)間的工具，若測量范圍為0～0.4s，則所用直尺

14、的長度至少為 cm（取10m/s2）；若以相等時(shí)間間隔在該直尺的另一面標(biāo)記出表示反應(yīng)時(shí)間的刻度線，則每個(gè)時(shí)間間隔在直尺上對(duì)應(yīng)的長度是 的(選填“相等”或“不相等”). 【答案】（1），80，不相等 【解析】因?yàn)槌咦拥牧憧潭仍谧钕露耍ㄒ沂种冈诹憧潭染€處），所以尺子下落的高度為x,根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)公式，有，所以。 所用直尺的長度至少為。 根據(jù)，有，其中，對(duì)于相等的，不相等。 10.某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器（圓弧部分的半徑為R=0.20m）。 完成下列填空：

15、 （1） 將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖（a）所示，托盤秤的示數(shù)為1.00kg； （2） 將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤秤的示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為_____kg; （3） 將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)，此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示： 序號(hào) 1 2 3 4 5 m（kg） 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 （4） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為_____N；小車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為_______m/s。（重力加速度大小取9.80m/s2 ，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字） 【答案】（2）1.40 (4)7.9 ; 1.4 【解析】從表中數(shù)據(jù)求出m的平均值，小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為. 小車的質(zhì)量 根據(jù)向心力公式，有,代入數(shù)據(jù)解得。 10