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）

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）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： （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：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(shí)右手開啟秒表，在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下落時(shí)間；重復(fù)測量3次下落時(shí)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(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?，所以力中沒有，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?。?）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?！窘馕觥?，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?。請完成以下主要?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)。（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：鐵架臺、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。回答下列問題：（1）鐵塊與木板間動(dòng)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(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角=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)）?！敬鸢浮浚?） （2）0.35 【解析】（1）根據(jù)牛頓定律，得=1.97m/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(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/kg0.050.100.150.200.25滑動(dòng)摩擦力f/N2.152.362.552.93回答下列問題（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）（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(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知打點(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）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)確程度的建議：_?！敬鸢浮浚?） （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?！窘馕觥恳?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）?；谏鲜鲈?，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00.4s，則所用直尺的長度至少為 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：（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(diǎn)時(shí)對橋的壓力為_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