2020年高考物理 必考17個實驗精講精練 專題08 測動摩擦因數(shù)和重力加速度(含解析)

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1、測動摩擦因數(shù)、測重力加速度和測反應(yīng)時間一、測重力加速度1. 利用數(shù)碼相機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)計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的實驗。實驗中,甲同學(xué)負責釋放金屬小球,乙同學(xué)負責在小球自由下落的時候拍照。已知相機每間隔0.1s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息,在此實驗中還必須使用的器材是 。(填正確答案標號)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驗中的使用方法。答: (3)實驗中兩同學(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/s

2、2。(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)利用如圖所示的實驗裝置來測量重力加速度g細繩跨過固定在鐵架臺上的輕質(zhì)滑輪,兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘實驗操作如下:用米尺量出重錘1底端距地面的高度H;在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼;左手將重錘2壓在地面上,保持系統(tǒng)靜止釋放重錘2,同時右手開啟秒表,在重錘1落地時停止計時,記錄下落時間;重復(fù)測量3次下落時間,取其平均值作為測量值t請回答下列問題(1)步驟可以減小對下落時間t測量的 (選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差(2)實驗要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)

3、量M小很多,主要是為了 (A)使H測得更準確(B)使重錘1下落的時間長一些(C)使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2M(D)使細繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會引起實驗誤差現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差,可以怎么做?(4)使用橡皮泥改進實驗后,重新進行實驗測量,并測出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0用實驗中的測量量和已知量表示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)細線拉力為F,重錘1一端:有,因為平衡了滑輪的摩擦阻力,所以力中沒有,而質(zhì)量中有。這一點容易錯。重錘2一端,解得又,

4、得,解得3.用滴水法測量重力加速度大小(1)學(xué)生課外實驗小組使用如圖所示的實驗裝置測量重力加速度大小。實驗時,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,下一滴水剛好從漏斗的下端滴落;用秒表測量第1個水滴從漏斗的下端滴落至第n個水滴落到桶底所用的時間t。A. 重力加速度大小可表示為g=_ (用s、n、t表示);B. 如果某次實驗中,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)果準確程度的建議:?!敬鸢浮浚?.6,適當增大n。【解析】,可解得。

5、(2)利用水滴下落可以測出當?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,使一個水滴碰到盤子時恰好有另一水滴從水龍頭開始下落,而空中還有一個正在下落中的水滴。測出水龍頭到盤子間距離為,再用秒表測時間,以第一個水滴離開水龍頭開始計時,到第個水滴落在盤中,共用時間為,則重力加速度?!敬鸢浮俊窘馕觥?,T為水滴從開始下落到落到盤中的時間,則,代入得g=.4. 使用打點計時器測量當?shù)氐闹亓铀俣?。請完成以下主要實驗步驟:按圖(a)安裝實驗器材并連接電源;豎直提起系起有重物的紙帶,使重物 (填“靠近”或“遠離”)計時器下端; , ,使重物自由下落;關(guān)閉電源,取出

6、紙帶;換新紙帶重復(fù)實驗。(b)和(c)是實驗獲得的兩條紙帶,應(yīng)選取 (填“b”或“c”)來計算重力加速度。在實驗操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下,得到的結(jié)果仍小于當?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)重物靠近打點計時器才能打更多的點。要先接通電源,后釋放紙帶,才能在紙帶上打更多的點,否則,將有一段紙帶空白。(2)從紙帶可以看出,b紙帶重物做加速運動,c紙帶重物先加速后減速,所以選b紙帶。二、測動摩擦因數(shù)5. 測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)(2019年高考全國2卷第22題)如圖(a),某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板

7、間動摩擦因數(shù)的實驗。所用器材有:鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的交流電源,紙帶等?;卮鹣铝袉栴}:(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)= (用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)(2)某次實驗時,調(diào)整木板與水平面的夾角=30。接通電源。開啟打點計時器,釋放鐵塊,鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶,如圖(b)所示。圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出)。重力加速度為9.8 m/s2??梢杂嬎愠鲨F塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 (結(jié)果保留2位小數(shù))?!敬鸢浮浚?) (2)0.35 【解析】(1)根據(jù)牛頓定律,得=1.97m/

8、s26 .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)。跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪和木塊之間的細線保持水平,在木塊上放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板,當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時,彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數(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/kg0.050.100.150.200.25滑動摩擦力f/N2.152.362.552.93回答下列問題(1)=_N(2)在圖(c)的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出f-m圖線;(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板和

9、木塊之間的滑動摩擦因數(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)(M+m)g g (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)所示的實驗裝置測量物塊與斜面的動摩擦因數(shù)。已知打點計時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,圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離。(1)物塊下滑時的加速度a=m/s2,打C點時物塊的速度v=m/s;(2)已知重力加速度大小為g,為求

10、出動摩擦因數(shù),還必須測量的物理量是(填正確答案標號)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)物塊下滑時的加速度a=打C點時物塊的速度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)時間8.測量人的反應(yīng)時間甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間。實驗步驟如下:(1)甲用兩個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

11、為L1,重力加速度大小為g,則乙的反應(yīng)時間為_(用L、L1和g表示)。(3)已知當?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)果準確程度的建議:_?!敬鸢浮浚?) (2)0.20 (3) 多次測量取平均值;初始時乙的手指盡可能接近尺子?!窘馕觥恳驗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)自由落體運動公式,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。當乙看見甲放開直

12、尺時,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)時間為 (重力加速度為)?;谏鲜鲈恚惩瑢W(xué)用直尺制作測量反應(yīng)時間的工具,若測量范圍為00.4s,則所用直尺的長度至少為 cm(取10m/s2);若以相等時間間隔在該直尺的另一面標記出表示反應(yīng)時間的刻度線,則每個時間間隔在直尺上對應(yīng)的長度是 的(選填“相等”或“不相等”).【答案】(1),80,不相等【解析】因為尺子的零刻度在最下端(乙手指在零刻度線處),所以尺子下落的高度為x,根據(jù)自由落體運動公式,有,所以。所用直尺的長度至少為。根據(jù),有,其中,對于相等的,不相等。10.某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的

13、速度的實驗。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:(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時,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12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4) 根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為_N;小車通過最低點時的速度大小為_m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2 ,計算結(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)過凹形橋最低點時對橋的壓力為.小車的質(zhì)量根據(jù)向心力公式,有,代入數(shù)據(jù)解得。 10

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