第二章相互作用章末教考衔接2025高考物理二轮专题

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实验：探究摩擦力及测量动摩擦因数【真题1】　（2020·北京高考11题）某同学利用图甲所示装置研究摩 擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物 块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F-t 图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
解析：　为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于 静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右 轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的 曲线，由图乙可知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故 物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持 匀速运动，故A、B错误；由图可知，最大静摩擦力约为10 N，滑动 摩擦力约为7 N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，故C 正确；根据Ff＝μFN，FN＝mg，可知，由于不知道物块的重力，故无 法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。
【真题2】　（2023·湖北高考11题）某同学利用测质量的小型家用电 子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验。如图（a）所 示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和 放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其 与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（n ＝0，1，2，3，4，5）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0 g），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持 匀速。
解析： 木板和木块之间是滑动摩擦力，拉动木板时匀速或 者非匀速对木板和木块之间的滑动摩擦力大小没有影响，故不 必匀速拉动木板。
（2）用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、 μ、n所满足的关系式为m＝ ⁠。
解析： 由题意，根据平衡条件，对木块A有FT＝μ（mA＋ nm0）g，对重物B有FT'＋mg＝mBg，又FT＝FT'，联立解得m＝ mB－μ（mA＋nm0）。
mB－μ（mA＋nm0）
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出m-n图像，如图（b）所示，可 得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝ （保留2位有效数 字）。
　　人教版必修第一册P63、65　　问题：探究滑动摩擦力大小用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木块，使它做匀速运动，测力计 的示数等于木块所受摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力，摩 擦力的大小也随之改变。
　　如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可 能是怎样的关系呢？　　演示：探究静摩擦力大小随拉力的变化　　把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在 拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力的大 小等于拉力的大小。在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记（如图）。继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
　　如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕 上直接得到拉力随时间变化的F-t图像（如图）
衔接分析：教材探究静摩擦力随拉力变化的规律及最大静摩擦力与滑 动摩擦力的大小关系。2020年北京高考根据物体的平衡条件（滑动摩 擦力等于力传感器的示数）求解相关问题，而2023年湖北高考则利用 电子秤的示数与重物B的重力和木块所受的滑动摩擦力大小的关系， 借助m-n图像测出动摩擦因数。以上两个高考题中无论木板是否匀速 运动，均不影响实验结果，实验设计高于教材。
1. 图甲为测定金属块A与长板B之间的动摩擦因数μ的实验器材，同学 们设计以下实验步骤：
①将弹簧测力计竖直调零；②弹簧测力计悬挂金属块，等待金属块静止；③ 　　　　　　；④将弹簧测力计与金属块水平连接，置于长木板一端，测量A、B间 滑动摩擦力大小；⑤运用测量数据计算动摩擦因数μ。
（1）步骤③中的操作是： ⁠；
解析：测量后需要读出弹簧测力计的示数，则步骤③中的操作是读出弹簧测力计示数。
（2）步骤④中，两位同学设计了如图乙（木板固定，拉动金属 块）、丙（金属块固定，拉动木板）所示的两种方案：你认 为两种方案中同学操作正确的是 ⁠；
解析： 乙图中物体水平方向受到拉力与摩擦力，则要使 弹簧测力计测量的数值为滑动摩擦力的数值，则需要匀速拉 动弹簧测力计，丙图中抽动下面的木板，木块始终处于静止 状态，弹簧测力计测量的数值为滑动摩擦力的数值，则不需 要匀速拉动。故选C。
（3）你认为乙、丙两种方案 （选填“乙”或“丙”）更合 理；你选择的理由是： ⁠ ⁠。
解析： 对于两种方案，丙比较合理，因为很难做到用弹 簧测力计匀速拉动木块，所以实验测量数值不稳定。
很难做到用弹簧测力计匀速拉动木
块，所以实验测量数值不稳定
（4）若测得物体重力大小为F1，在丙方案中弹簧示数为F2，则A、 B间的动摩擦因数μ＝ ⁠。
2. 小华同学欲测量小物块与斜面间的动摩擦因数，其实验装置如图1 所示，光电门1、2可沿斜面移动，物块上固定有宽度为d的挡光 片。物块在斜面上滑动时，光电门可以显示出挡光片的挡光时间。 （以下计算的结果均保留2位有效数字）
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图2所示，则挡光片 的宽度d＝ mm。
解析：根据游标卡尺的读数规律可知读数为5 mm＋0.1×2 mm＝5.2 mm。
（2）在P处用力推动物块，物块沿斜面下滑，依次经过光电门1、 2，显示的时间分别为40 ms、20 ms，则物块经过光电门1处 时的速度大小为 m/s，经过光电门2处时的速度大小 为 m/s（保留两位有效数字）。比较物块经过光电门 1、2处的速度大小可知，应 （选填“增大”或“减 小”）斜面的倾角，直至两光电门的示数相等。
（3）正确调整斜面的倾角后，用刻度尺测得斜面顶端与底端的高 度差h＝60.00 cm、斜面的长度L＝100.00 cm，则物块与斜面 间的动摩擦因数的值μ＝ （保留两位有效数字）。