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1、11-1911-19 年高考物理真题分专题汇编之年高考物理真题分专题汇编之 073073 探究摩擦力的实验探究摩擦力的实验【2019 年物理全国卷 2】如图（a） ，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：（1）铁块与木板间动摩擦因数=_（用木板与水平面的夹角、重力加速度 g 和铁块下滑的加速度 a表示）（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角=30。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相
2、邻的计数点间还有4个点未画出） 。重力加速度为9.8 m/s 。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_（结果保留 2位小数） 。2【答案】(1).【解析】gsina(2). 0.35gcosgsina【详解】 （1）由 mgsin-mgcos=ma，解得：=gcos（2）由逐差法 a=SIISI得：SII=（76.39-31.83）10-2m，T=0.15s，SI=（31.83-5.00）10-2m，故29T44.5610226.83102a=910219.81.972m/s2=1.97 m/s2，代入式，得：=0.3539.821.20151.2015 年理综新课标卷年理综新课标卷 22.
3、（6 分）某同学用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了5 个连续点之间的距离。纸带打点计时器物块斜面E3.78D3.65C3.52BA3.39cm图 （a）图（b）（1）物块下滑时的加速度a=_m/s2，打 C 点时物块的速度 v=_.m/s;（2）已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是（填正确答案标号）A 物块的质量B 斜面的高度C 斜面的倾角解析： （1）根据纸带数据可知：加速度a 打 C 点时物块的速度vC( xCD xDE)( xAB xBC) 3
4、.25m/s；24TxBD1.79m/s2T（2）由牛顿第二定律得：加速度a gsingcos，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角。2.20132.2013 年新课标年新课标 I I 卷卷 22.（7 分）图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下: 用天平测量物块和遮光片的总质量 M、重物的质量 m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测最两光电门之间的距离 s；调整轻滑轮，使细线水平:让物块从光电门 A 的左侧由静止释放， 用数字毫秒计分别测出遮光片图(a)经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB,求出加速度 a；多次重复步骤，求 a 的平均a
5、;根据上述实验数据求出动擦因数。10521510图(b)203d光电门A遮光片细线物块s重物光电门B轻滑轮回答下列问题：(1) 测量 d 时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为 1mm)的示如图（b）所示。其读数为cm（2）物块的加速度 a 可用 d、s、tA,和tB,表示为 a。（3）动摩擦因数 可用 M、m、a;和重力加速度 g 表示为 =（4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于（填“偶然误差”或”系统误差” ）【解析】 (1)游标卡尺测量数据不需要估读， 主尺读数为： 9mm， 游标尺读数为： 0.05mm12=0.60mm，所以读数为：9mm+0.60mm=9.6mm=0.960c
6、m(2)根据v1dd22结合位移速度关系式：2ax v2v1,v2tAtB2v2v121d2d2有：a (22)2s2s tBtA(3)对重物和小物块整体受力分析：m1g Mg (M m1)a，解得m1g (M m1)a；Mg（4）如果细线没有调到水平，会使实验数据测量偏大或偏小，由于固定因素引起的误差叫做系统误差。3. 20133. 2013 年全国卷大纲版年全国卷大纲版23 （12 分）测量小物块 Q 与平板 P 之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB 是半径足够大的光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P 板的上表面 BC 在 B 点相切，C 点在水平地面的垂直投影为 C 。重力加速
7、度大小为 g。实验步骤如下：用天平称出物块 Q 的质量 m；B测量出轨道 AB 的半径 R、BC 的长度 L 和 CC 的长度 h；R将物块Q 在A 点从静止释放，在物块 Q 落地处标记其落点 D；重复步骤，共做 10 次；将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C 的距离s。用实验中的测量量表示：(I)物块 Q 到达 B 点时的动能 EkB=；(II)物块 Q 到达 C 点时的动能 EkC=；(III)在物块 Q 从 B 运动到 C 的过程中，物块 Q 克服摩擦力做的功 Wf=；(IV)物块 Q 与平板 P 之间的动摩擦因数 =。回答下列问题：LCDPCAQ(I)实验步骤的目的是
8、。(II)已知实验测得的 值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是_。 （写出一个可能的原因即可） 。mgs2mgs2Rs2(2 分)；(2 分)（）(2 分)答案：(1) ()mgR(2 分)； （）（）mgR4h4hL4hL(2) ()减小实验偶然误差(2 分)； （）圆弧轨道存在摩擦、接缝B 处不平滑(2 分，只要写出的原因合理，就给这 2 分)。解析：(1) ()QB 段机械能守恒，因此EkB=mgR(2 分)；12mgs2(2 分)；（）过 C 点后小物块做平抛运动，由s vCt、h gt求得速度vC，则EkC=24hmgs2(2 分)；（）由动能定理得Wf m
9、gR4h2Rs(2 分)（）由WfmgL代入上式得=L4hL(2) ()减小实验偶然误差(2 分)； （）圆弧轨道存在摩擦、接缝B 处不平滑(2 分，只要写出的原因合理，就给这 2 分)。4. 20124. 2012 年物理江苏卷年物理江苏卷11. (10 分)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
10、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.h(cm)s(cm)20.019.530.028.540.039.050.048.060.056.5h/cmOS/cmmAPOQBMhs(3)实验测得 A、B 的质量分别为 m=0.40 kg、M=0.50kg. 根据 s-h 图象可计算出 A 木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”).【答案】 （1）减小 B 的质量，增加细线的长度，或增大A 的质量，降低 B 的起始高度。（2）如图所示（3）0.4（4）偏大【解析】 （1）
11、实验开始时发现A 释放后会撞到滑轮，主要是加速度过大或加速时间过长，可以通过减小 B 的质量或增大 A 的质量来减小加速度， 通过增加细70线的长度或降低 B 的起始高度来缩短加速时间。（2）sh 图象如图所示。（ 3 ） 在 B 下 落 至 临 落 地 时 ， 据 动 能 定 理 ， 有6050403020h/cm1010 2030 4050 60 70S/cm1Mgh mgh (M m)v2，2在 B 落 地 后 ， A 运 动 到 Q ， 据 动 能 定 理 ， 有1Mh。mgs 0mv2，解得：2(M m)smh将 M=0.5kg， m=0.4kg 代入得5h=9s 4hs5， 从sh
12、图象得斜率k 1.04， 即1.04，sh94h代入上式得 0.4。（4）本实验测动摩擦因数的原理是动能定理，如果考虑克服滑轮摩擦做功W，则Mgh mgh W 1Mgh W1，如果忽略克服(M m)v2，mgs mv2，求得mgh (M m)gs22滑轮摩擦做功，则动摩擦因数偏大。5. 20115. 2011年理综山东卷年理综山东卷 23.（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
13、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_。H挡板 xha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x21x)答案：；(h；c d；22HHx h解析：滑动沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动，有x 12at，2ax12小球做自由落体运动，有H gt，所以。gH2对滑块受力分析，根据牛顿第二定律
14、得a gsing cos.xhg gg即Hxx2 h2x21)解得 (hxHx2h2由分析知,c、d 能引起实验误差。6.20186.2018 年全国卷年全国卷 II II、23 （9 分）某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板， 当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时， 弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图（b）中弹簧秤的示数读出。砝码的质量 m/kg滑动摩擦力 f/N回答下列问题：（1）f
15、4=N；（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f -m图线；（3）f 与 m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数 及重力加速度大小 g 之间的关系式为f ，4单位：N1231234指针2.82.62.42.22.000.050.100.15 0.200.250.30m/kg图（c）f/N3.00.052.150.102.360.152.550.20f40.252.93木板图（a）砝码滑轮木块弹簧秤图（b）f -m图线（直线）的斜率的表达式为k ；（4）取g 9.80m/s2，由绘出的f -m图线求得 。 （保留 2 位有效数字）答案：（1）2.75（2）如图所示（3）f/N3.
16、02.82.62.42.22.000.050.100.15 0.200.250.30 m/kgM mgg（4）0.40解析：（1）指针在2.7 与 2.8 之间，估读为2.75N（2）在描点连线时要注意尽可能让点在直线上，如果没法在直线上也要均匀分布在直线的两侧，来减小误差，作图如下：（3）木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的定义知f (M m)g (g)m Mg所以f -m图线（直线）的斜率的表达式为 k=g（4）取g=9.80m/s2，取图线上相距较远的两点求斜率k 2.94 2.16 3.9，则k3.9 0.40g9.80.25 0.057. 20117. 2011年理综重庆卷年理综
17、重庆卷22.（2）某同学设计了如图 3 所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为 m，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g 取 10m/s2。为测量滑块的加速度 a，须测出它在A、B 间运动的_与，计算a 的运动学公式是_ ；根据牛顿运动定律得到a 与 m 的关系为：a/m s-2mMAB图 3ma 1gmg， 他想通过多次改M mm0.500.450.400.350.300.25变 m，测出相应的 a
18、值，并利用上式来计算。若要求 a是 m 的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于；实验得到 a 与 m 的关系如图 4 所示，由此可知 =（取两位有效数字）0.150.1060616263646566676869m/10-3kg图 4答案：位移时间a 2st2122sat变形得a 2，2t mm ；滑块上0.23（0.210.25）解析： 滑块在水平轨道上从A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动， 根据s 所以需要测量的是位移和时间。以 m 为研究对象，mg T ma；以M m为研究对象，T (M m)g (M m)a消去绳子的拉力 T，解得加速度a 1gmgmg
19、 (M m)g，化简可得a M m mM mm1g将加速度的表达式a mg与数学中的一次函数y kx b类比，M mm“a 1gm”就相当于图像的斜率 k，为了保证图像斜率不变， 要求m m保持不变，在实验gM mm1gM mm中就要把从小车上拿下的砝码放置到托盘中，从托盘中拿下的砝码放置到小车上。 “g”相当于a m纵轴截距.在图像上取两个点（6410-3,0.23） 、 （6710-3,0.35） ，写出直线的两点式方程y 0.23y 0.35，化简得y 40 x 2.3，方程中的“-2.3”就是直线的纵轴截距，所x 64103x 67103以g 2.3，因为g 10m/s，所以 0.23
20、（在 0.21 到 0.25 之间是正确的）8. 20148. 2014 年理综山东卷年理综山东卷21（8 分）某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在 A 端向右拉动木板，等弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上， 滑块置于木板上左端C 处，细绳跨过定滑轮
21、分别与滑块和重物 P 连接，保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度 h；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D 点（未与滑轮碰撞） ，测量 C、D 间的距离 s。完成下列作图和填空：（1）根据表中数据在给定的坐标纸（见答题卡）上作出FG 图线。2F/N弹簧秤细线橡皮泥滑块木板ACsDPh图甲图乙1.81.61.41.21.00.80.60.40.2G/N1.01.5 2.0 2.5 3.03.5 4.0 4.5（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_（保留 2 位有效数字）（3）滑块最大速度的大小v_（用 h、s、 和重力加速度 g 表示。 ）【答案】（1）如右图所示（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42 均正确）（3）2g(s h)【解析】 （1）FG 图线如图示（2）根据图像的斜率表示动摩擦因数，可得=0.4，（3）P 落地后滑块又前进了(s-h)的距离才停止运动，在这段时间内做减速运动，根据v2=2a(s-h), 而加速度 a=g,可得最大速度为v 1.81.61.41.21.00.80.60.40.2F / N2g(sh)G/ N1.01.5 2.0 2.5 3.03.5 4.0 4.5