《2020年高考物理 必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練 專題08 測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)和重力加速度(含解析)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020年高考物理 必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練 專題08 測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)和重力加速度(含解析)(10頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)、測(cè)重力加速度和測(cè)反應(yīng)時(shí)間
一、測(cè)重力加速度
1. 利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(cè)量3次下落時(shí)間,取其平均值作為測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量,并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0.用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)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?,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(cè)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(cè)量重力加速度大小。實(shí)驗(yàn)時(shí),他們先測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)出水龍頭到盤子
6、間距離為,再用秒表測(cè)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(cè)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?,主要原因是空氣阻力? 。
【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(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)
5. 測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(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(cè)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(cè)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(cè)物塊的質(zhì)量m,要測(cè)斜面的傾角。
三、測(cè)人的反應(yīng)時(shí)間
8.測(cè)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(cè)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(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的
13、建議:___________。
【答案】(1) (2)0.20
(3) 多次測(cè)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(cè)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(cè)量反應(yīng)時(shí)間的工具,若測(cè)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(cè)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。
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