挑战15 实验探究题（力学综合32题）（原卷版）

2023 年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版） 挑战15 实验探究题（力学综合32 题） 【题型1 探究影响摩擦力大小的因素】................................................................................................................. 1 【题型2 探究阻力对物体运动的影响】................................................................................................................ 11 【题型3 探究杠杆的平衡条件】...........................................................................................................................14 【题型4 探究影响物体动能大小的因素】...........................................................................................................17 【题型5 实验 测量滑轮组的机械效率】..............................................................................................................20 【题型1 探究影响摩擦力大小的因素】 1．（2023• “ ” 西宁）小宁和同学们在研究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中，水平桌面 上的器材有弹簧测力计、长方体木块、砝码、长木板和毛巾，实验过程如图所示。 （1 ）实验中，用弹簧测力计水平拉动长方体木块，沿长木板做匀速直线运动，根据 知识可知，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小 。 （2）第一次测量过程中弹簧测力计的示数如图甲所示，F1＝ 。 （3 ）比较甲、乙两次实验可研究滑动摩擦力大小与 的关系。 （4 ）比较 两次实验所得的结论，可以解释鞋底做得凹凸不平的原因。 （5 ）从本实验的器材中，选取长方体木块和 ，再添加 “ 还可以做探究 ” 影响压力作用效果的因素的实验。 2．（2023• “ ” 攀枝花）小文同学在做探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，进行 了如下的改进。 如图甲所示，长、宽、高均不相同的长方体木块，上表面比下表面更为粗糙，放在由电 机驱动的水平传送带上，通过水平细绳，绕过定滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。 （1）请画出电机顺时针匀速转动后木块在水平方向上的受力示意图，并标注力的符 号。 （2 ）若某次实验中，弹簧测力计的示数如图乙所示，则木块所受摩擦力的大小为 。 （3）先后用上、下表面贴放在传送带上，在木块上放不同质量的砝码进行实验，绘制 出摩擦力与压力之间的关系图象如图丙所示。由图象可知，滑动摩擦力的大小不仅与压 力大小有关，还与 有关；当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得 到的实验图象应为 （选填图象编号）。 （4 ）本实验采用传送带的好处是 （答出一条即可）。 3．（2023• “ ” 青岛）冰壶运动被称为冰上围棋，比赛充满了智慧。冰壶比赛时，运动员有 时要不断地擦冰，这是为了改变冰壶受到的滑动摩擦力。为此，小兰和小海一起对影响 滑动摩擦力大小的因素进行探究。 （1）小兰和小海分别采用如图甲、乙所示方式，使木块沿水平长木板做匀速直线运 动。木块受到的滑动摩擦力大小Ff1 与弹簧测力计示数相等的是图 的方式，依据 的是 知识。 （2）按图甲的做法，在木块上加放砝码，改变木块对长木板的压力，测出此种情况下 的滑动摩擦力Ff2，发现Ff2＞Ff1 。这说明接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越 。换用材料相同但表面更粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑 动摩擦力Ff3，发现Ff3＞Ff2 。这说明接触面越 ，滑动摩擦力越大。 （3 ）冰壶运动员在比赛过程中不断地擦冰，这是通过改变接触面的粗糙程度来 摩擦的，目的是使冰壶在冰面上运动的距离更 一些。 4．（2023•福建）如图是探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验情景。 （1 ）将木块平放在水平木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做 运 动。 （2 ）由图甲可知：此时木块受到的滑动摩擦力大小为 。 （3 ）由图乙和图丙可知：在其他条件相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越 。 （4）本实验产生误差的原因是： 。（写一条即可） 5．（2023• “ ” 自贡）某兴趣小组在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关时，用同一木块 分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。 （1）甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块，根据二力平衡知 识，弹簧测力计对木块的拉力大小 “ ” “ 滑动摩擦力的大小（选填大于、等 ” “ ” 于或小于）； （2）通过对比甲、乙两次实验可知：在接触面的粗糙程度相同时， 越大，滑动 摩擦力越大； （3 ）通过对比 两次实验可知：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大； （4）兴趣小组的同学利用甲图实验装置继续探究滑动摩擦力与速度的关系，改变拉动 木块的速度，进行实验，记录的实验数据如下表： 实验次数 1 2 3 4 运动速度（m/s） 03 04 05 06 测力计的示数（） 12 12 12 12 分析实验数据可知：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度 “ ” “ （选填有关或无 ” 关）； （5）小组交流讨论时发现：在实验中很难使木块做匀速直线运动，于是小伟设计了如 图丁所示的实验装置，该装置的优点是 长木板B “ 做匀速直线运动（选填需 ” “ ” 要或不需要）。 6．（2023• “ ” 德阳）小明同学的学习小组做探究影响滑动摩擦力大小的因素实验。他们设 计了如图所示的装置，进行了下面的操作步骤： （1 ）沿水平方向 拉动木块可测出滑动摩擦力大小。 （2）在木块上添加砝码，重复（1），发现弹簧测力计示数变大，说明滑动摩擦力的大 小与木块对接触面的 大小有关；在长木板上分别铺上毛巾和棉布，进行对照实 验，这是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的 有关。 7．（2023• “ ” 雅安）小雨在做探究影响滑动摩擦力大小的因素实验时，结合生活中的现 象，猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有： 猜想一：接触面所受的压力大小 猜想二：接触面的粗糙程度 …… （1）如图1 甲所示，将一个木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向 拉动，根据 可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。 （2）如图1 乙所示，在木块上放一个重物，重复上面的操作。比较甲、乙两图中弹簧 测力计的示数，可探究滑动摩擦力大小与 的关系。 （3）如图1 丙所示，将木块放在毛巾上，重复上面的操作。比较甲、丙两图可得出： 压力大小相同时， ，滑动摩擦力越大。 （4）小雨猜想滑动摩擦力大小还与速度大小有关。她设计了如图2 甲所示的实验装 置，传送带速度可以自由调节，物块始终相对地面静止，拉力传感器可以显示拉力大 小。改变传送带速度，根据实验数据分别绘制出传送带的速度与时间（v t ﹣）和拉力与 时间（F t ﹣）的关系图象。分析图2 乙、丙两图可知，滑动摩擦力的大小与物体相对传 送带运动速度的大小 “ ” “ ” （选填有关或无关），理由是： 。 8．（2023• “ ” 陕西）如图，是探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验。 （1 ）本次实验前，应在 方向上对弹簧测力计进行调零。 （2）如图﹣1 ，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，木块受到的拉力大小 “ ”“ ” “ ” （选填大于 小于或等于）木块受到的滑动摩擦力大小。 （3）如图﹣1，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做速度大小不同的匀速直线运 动。发现弹簧测力计的示数不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 “ ” “ ” （选填有关或无关）。 （4）如图﹣2，在木块上加放钩码，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动。改变 钩码的数量，多次实验后得出结论：其他条件一定时，压力越大，滑动摩擦力越 。 9．（2023• “ ” 丹东）在研究影响滑动摩擦力大小的因素实验中，小潘同学选择了三块粗糙 程度不同的长木板、一个木块、质量相等的砝码若干、一个弹簧测力计，进行实验。 （1）如图所示，将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其 做 运动，根据 知识可知，木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测 力计的示数。 （2）小潘经过多次实验获得下表中的实验数据。 实验次数 实验条件 弹簧测力计示数F/ 1 木块 长木板 08 2 木块上放1 个砝码 长木板 10 3 木块上放2 个砝码 长木板 12 4 木块上放1 个砝码 粗糙长木板 13 5 木块上放1 个砝码 更粗糙长木板 17 ① 分析表中 三次实验数据，可以得出在接触面粗糙程度相同的情况下，压力 越大，滑动摩擦力越 ； ②分析表中2、4、5 三次实验数据，可以得出在 相同的情况下，接触面越粗 糙，滑动摩擦力越大。 （3）实验过程中，当弹簧测力计的示数为05 时，木块未被拉动，此时木块受到的摩擦 力 05 “ ”“ ” “ ” 。（选填大于 小于或等于） （4 ）体操运动员上器械前，会在手上涂防滑粉，这是通过增大 来增大摩 擦力。 10．（2023•辽宁）小丹选取了两个弹簧测力计、细线、棉布、木板、重为10 和15 的两个 木块（表面粗糙程度相同）等器材，探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。 （1 ）小丹水平匀速直线拉动木块，利用 条件可知木块所受摩擦力大小等于弹 簧测力计的示数。她分别做了如图甲、乙、丙所示三次实验。 ① 分析甲、乙两次实验，可以得出接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力 的结论； ② 分析甲、丙两次实验，可以得出压力相同时，接触面 ，滑动摩擦力越大的 结论； ③ 小丹从上述实验联想到生活中瓶盖上设计了花纹，可用 “ （填①” “ 或②”）的 结论进行解释。 （2）她想继续探究滑动摩擦力大小与物体的重力大小是否有关，利用图甲实验做对比 分析，又设计了如图丁所示的实验，使弹簧测力计始终保持竖直状态，并调整高度，使 其示数为 ，拉动木板，当木块相对于地面静止时，弹簧测力计B 的示数为1，分 析可得滑动摩擦力大小与物体重力大小 。 11．（2023•辽宁）小智发现妈妈购买的防滑地垫的面比B 面更粗糙，为了比较、B 两个面 的防滑性，小智利用商家赠送的小块地垫样品和弹簧测力计进行了下列探究： （1）如图甲、乙，分别将B 、面与同一水平地面接触，用弹簧测力计水平 拉 动小块地垫，根据 原理可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。 （2）小智发现完成甲、乙两次实验测得的滑动摩擦力都很小，比较不出、B 两个面的 防滑性，于是又找来一个铁块，在原水平地面上进行了如图丙所示的实验。通过比较 甲、丙两次实验，发现当接触面粗糙程度相同时， 越大，滑动摩擦力越 。 （3 ）为了完成探究，保持其他条件不变，在丙图实验的基础上小智只将 ，测出滑动摩擦力的大小为22 ，通过与丙图实验测得的滑动摩擦力相比，选择地垫 “” “ （填 或B”）面铺在地面上，能更有效地防止地垫在地面上滑动。 12．（2023• “ ” 青海）某兴趣小组在探究影响滑动摩擦力大小因素时的改进实验装置如图所 示。 （1）该实验装置的优点在于：不需要匀速拉动木板也能测量滑动摩擦力的大小，原因 是木块B 相对桌面始终处于静止状态，弹簧测力计的示数等于物体B 受到的 力 的大小，该实验的原理是 “ ” “ ” （选填二力平衡或受力不平衡）； （2）实验数据如表所示： 实验 接触面 压力情况 弹簧测力计示数/ 1 木板面 木块 33 2 木板面 木块+砝码 45 3 毛巾面 木块 51 ①对比实验1 和2 ：在接触面粗糙程度相同时，压力 “ ” “ （选填越大或越 ” 小），滑动摩擦力越大； ② 对比实验 ：在接触面所受的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力 “ ” “ ” （选填越大或越小）； ③ 本实验除了转换法，还使用的物理实验方法是 ； （3）同学们还想探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关，于是将木块B 沿竖直方 向切去一半，这种做法不合理。请说明理由： 。 13．（2023• “ ” 吉林）在研究影响滑动摩擦力大小的因素实验中，将木块放在水平木板上， 用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动。 （1 ）甲图中，弹簧测力计示数为 ，根据 原理可得，此时木块受到 的滑动摩擦力与木块受到的拉力大小相等。 （2）比较甲、乙两图可得：在接触面粗糙程度相同时， 越大，滑动摩擦力越 大。 （3 ）通过比较 两图可探究：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。 14．（2023•长沙）小明家的旧沙发垫容易滑落，为此妈妈更换了一块背面有防滑颗粒的新 沙发垫，小明把背面朝上的新、旧沙发垫固定在水平面上，用如图所示的方法测量同一 本书在沙发垫上滑行时受到的摩擦力。 （1 ）小明应使书在沙发垫上做 运动，对比两次弹簧测力计的示数可知：压力 相同时，增大 可以增大滑动摩擦力； （2 ）在图甲的书本上叠放一本书，重做图甲所示的实验，可以探究滑动摩擦力大小与 的关系。 15．（2023•天津）同学们在观看冰壶比赛时，发现了如下两个现象： 现象一：运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，滑行脚的鞋底为塑料制成。 现象二：运动员蹬冰时要用力。 “ 他们认为上述现象与摩擦力的知识有关，于是提出了滑动摩擦力的大小与什么因素有 ” 关的问题，并进行了如下探究。 【猜想与假设】根据同学们的发现，猜想滑动摩擦力的大小可能与 和 有关。 【设计并进行实验】 用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板匀速滑动，测出木块受到的滑动摩擦 力。进行了三次实验，如图所示。 【分析与论证】 （1 ）甲图中，木块受到的滑动摩擦力为 。 （2）对比乙、丙两图，可得结论： 。 （3）许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。请列举在冰壶运动中增大摩擦 的措施，并利用实验结论进行解释。（至少写出一例） 。 16．（2023•济南）小刚注意到很多公共场所都有类似图甲所示的提示牌。他想：摩擦力的 大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢？ 为了探究这一问题，他找来长条形地板砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器，设计了图乙 所示的实验装置。 （1）为了测出鞋子与地板砖间滑动摩擦力的大小，小刚把长条形地板砖放在水平桌面 上，用弹簧测力计水平拉着鞋子在地板砖上做 运动。根据 可知， 此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。 （2）小刚用喷雾器向地板砖表面均匀喷雾改变地板砖的潮湿程度，通过实验得到表中 的数据。 喷雾次数 0 2 4 6 8 10 12 摩擦力f/ 32 36 40 30 28 26 26 请描点，并用平滑曲线画出摩擦力f 与喷雾次数的关系图象。 （3 ）小刚分析数据得出结论：摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大 。 （4 “ ）小强了解了小刚的实验结论后说：我知道超市里的收银员清点钞票时为什么手边 ” “ ” 总放一块湿海绵了。小刚说：你上次数作业本的页数时，还往手上沾唾液呢！在这 两个实例中，都是通过改变接触面的潮湿程度来 的。 （5）驾车行驶在高速公路上，雨天因为摩擦减小容易造成交通事故。请针对这一现象 为公路旁的警示牌设计一条警示语以提醒驾驶员谨慎驾驶。 。 【题型2 探究阻力对物体运动的影响】 17．（2023• “ ” 聊城）利用如图所示的装置，探究阻力对物体运动的影响。 （1 ）让小车从同一高度由静止滑下，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的 相同。 （2 ）实验通过观察 （选填字母）来反映阻力对物体运动的影响。 小车滑行的距离 B 接触面的粗糙程度 （3 ）由实验可以知道，小车在 “ ” “ ” （选填棉布或木板）表面上运动时，速度 减小得慢。 （4 ）下列对此实验的分析或推理正确的是 。 实验中运动的小车会停下来，说明运动要靠力来维持 B 如果小车在水平面运动时不受阻力，它就不会停下来 （5 ）实验完成后，同学们在一起讨论运动和力的关系，其中观点正确的是 。 物体受力，运动状态一定改变 B 物体不受力，一定会保持静止 物体运动，一定受到力的作用 D 物体运动状态改变，一定受力 18．（2023• “ ” “ ” 日照）小明五一假期到游乐场体验了一项惊险刺激的游戏项目过山车，满 “ ” 载游客的过山车从轨道的最高端飞驰而下，到达大回环的顶端，再疾驰而下。体验 “ ” 了过山车的惊险刺激后，小明做了以下的实验探究。 （1）小明设计了如图甲所示的装置，右侧斜面上可以铺设不同材质的面料，右侧的斜 面倾角可以调节。 ① 保持右侧斜面倾角不变，在斜面铺上毛巾，让小球从左端等高线处自由下滑，小球 “ ” “ ” （选填能或不能）到达