第六章 熟悉而陌生的力
章末练习
一、填空题(每空1分,共16分)
1.力的作用效果与力的大小、______和作用点有关。如图,分别在A、B、C处用同样大小的力关门,感受手推A点最容易,此现象说明力的作用效果跟力的______有关。
2.如图所示弹簧测力计的读数是______N。在太空里,______(选填“能”或“不能”)使用弹簧测力计测量拉力的。
3.如图所示,是在排球比赛中成功拦网的情景,主要说明了力可以改变物体的___________;当运动员拦下排球时,手感到疼痛,这表明物体间力的作用是___________的;用力按压排球时,排球会变扁,说明力可以改变物体的___________。
4.月球对它表面附近的物体也会产生引力,即月球对表面物体产生的重力,这个引力大约是地球对地面附近同一物体引力的。一个连同随身装备共90kg的宇航员,在月球上的质量为 ________kg,受到月球给他的重力约为 _________N。(g=10N/kg)
5.如图所示,挤压矿泉水瓶,瓶子外形发生变化,表明力能__;用力越大,瓶子形变程度越大,说明力的作用效果跟 __有关,瓶子盖上有很多花纹是为了 __(选填“增大”或“减小”)摩擦。
6.如图甲所示:手拉弹簧的力越大,弹簧的______越大,根据此原理制成了测量力的工具弹簧测力计(如图乙),即用弹簧的 ______大小,间接反映力的大小,则图中小石块的重力是______N。使弹簧测力计内弹簧伸长的力的施力物体是______(选填“地球”“小石块”或“挂钩”)。
二、单选题(每题2分,共24分)
7.下列有关力的分析正确的是( )
A.只有相互接触的物体间才能产生力的作用
B.竖直向上抛出的物体,上升时受到竖直向上的重力
C.用力拍桌子,手也会感到痛,说明了力的作用是相互的
D.鸡蛋碰石头,鸡蛋碎了,说明石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力
8.下列各物体中,所受重力约为1N的是( )
A.一张作业纸 B.质量为100g的石块 C.一个小孩 D.一只羊
9.根据你对生活中物理量的认识,下列数据中最接近生活实际的是( )
A.人体的密度约为1.0×103kg/m3
B.一名中学生的质量约为5kg
C.中学生的课桌高约为1.5m
D.一本物理课本受到的重力约为10 N
10.如图所示,人坐在小船上,在用力向前推另一艘小船时,人和自己坐的小船却向后移动。由上述现象,不能得出的结论是( )
A.物体间力的作用是相互的
B.力是物体对物体作用
C.施力物体同时又是受力物体
D.力的作用效果与力的作用点有关
11.某同学从滑梯上匀速下滑,滑梯对该同学作用力F的方向是( )
A. B. C. D.
12.下列器材或情景,是为了减小摩擦的是( )
A.冰壶运动员擦冰
B.轮胎上有花纹
C.自行车的车闸
D.涂有防滑粉的手
13.如图所示,用硬纸片剪一个小丑模型,在它的两只手背上用橡皮泥固定两个金属螺帽。让绳子支撑着小丑的鼻子缺口,轻轻拨动小丑的脚,它来回摆动,但不会掉下来。下列说法正确的是( )
A.装金属螺帽降低了小丑的重心
B.装金属螺帽升高了小丑的重心
C.小丑的重心一定在其几何中心上
D.小丑不掉下来是因为鼻子缺口处有胶水
14.关于物体重力与质量的关系图像,其中正确的是( )
A.B.C.D.
15.如图所示,用大小为F的力将一个长方体物块压在竖直墙面上保持静止,物块受到的摩擦力为f1,减小压力,使物块沿竖直墙面匀速下滑,物块受到的摩擦力为f2,关于f1和f2的大小和方向说法正确的是( )
A.f1>f2 两个摩擦力都竖直向上 B.f1=f2 f1竖直向下,f2竖直向上
C.f1>f2 f1竖直向下,f2竖直向上 D.f1=f2 两个摩擦力都竖直向上
16.如图所示,把两个质量均为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中错误的是( )
A.弹簧测力计可以测量不是水平或竖直方向的力
B.使弹簧测力计内弹簧伸长的力是钩码的重力
C.弹簧测力计的分度值为0.2N,两个钩码的总重力为1N
D.称钩码重力前,需把弹簧测力计在竖直方向调零,还要来回拉动挂钩几次
17.如图(甲)所示,用手施加F1的力,使A物体沿着竖直墙面匀速下滑,如图(乙)所示,用手施加F2的力,使B物体压在天花板上并处于静止状态,其中GA=GB=5N,F1=F2=15N,下列说法中正确的是( )
A.在图甲中,A受到的摩擦力为20N B.在图甲中,墙面对A的摩擦力为15N
C.在图乙中,B对手的作用力为10N D.在图乙中,天花板对B物体的作用力为10N
18.关于力的三要素,下面说法中正确的是( )
A.只要两个力作用在同一个点,产生的效果就相同
B.只要力的三要素中两个相同,那么这两个力作用效果就相同
C.只要两个力的大小、方向相同,且作用在同一个物体上,则产生的效果就相同
D.如果两个大小相等、方向相同的力作用在物体上的同一点,产生的效果就相同
三、双选题(每题2分,共8分)
19.如图所示,叠放在一起的物体 和,在大小为的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中物体所受的摩擦力大小均为
B.甲、乙两图中物体受到地面对它的摩擦力均为
C.甲图中物体受到的摩擦力为,物体受到地面对它的摩擦力为0
D.乙图中物体受到的摩擦力为0,物体受到地面对它的摩擦力为
20.如图所示,一根弹簧,一端固定在竖直墙上,在弹性限度内用手向右拉伸弹簧的另一端,下列属于“由于弹簧形变而产生的力”的有( )
A.弹簧对手的拉力 B.手对弹簧的拉力 C.墙对弹簧的拉力 D.弹簧对墙的拉力
21.某同学“探究重力与质量的关系”的实验,根据测量的不同质量钩码所受重力数据画出的G﹣m图象如图所示。下列说法正确的是( )
A.质量为 100kg的物体所受的重力为 1.0N
B.物体所受的重力与质量成正比
C.重力与质量的关系式为 g=G/m
D.若用石块代替钩码进行该实验,会得到不同结论
22.下列是与打排球有关的物理问题,其中说法正确的是( )
A.发球后,球在运动过程中,只受到阻力的作用
B.传球后,球在上升到最高点时,不受力的作用
C.扣球时,手感觉有点痛,说明力的作用是相互的
D.拦网时,球被弹回,说明力可以改变物体的运动状态
四、作图题(每题2分,共4分)
23.一木块静止在斜面上如图所示,请画出木块受力的示意图。
24.如图所示,一粗糙水平传送带始终顺时针匀速转动,现将物体轻放(无初速度)在传送带上,请作出物体刚放上传送带时所受的摩擦力f的示意图。
五、实验题(共18分)
25.(12分)小德学习小组在探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,所用弹簧测力计如 A 图所示,所选若干个木块均相同(足够多),每个重力为 1N。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面做______运动, 根据______条件可知,木块所受滑动摩擦力的大小等于其所受拉力大小。
(2)如图 B,在同一次实验中,小德用不同的速度匀速拉木块时,观察到每次弹簧测力计示数相同,可判断滑动摩擦力的大小与物体运动的______无关。
(3)同组小强用同一木块分别做了如上图所示的甲、乙、丙三个实验。由此可得出的结论是______时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)小强还想探究滑动摩擦力和接触面受到的压力大小的定量关系,在甲实验基础上,叠放的木块又分别增加至两个、三个,根据收集到的接触面受到的压力和对应滑动摩擦力的大小绘制图像如 C 图所示。
①依据图像及相关信息分析证据可得出结论:______。
②在此实验中,可叠放木块数目最多为______块。
26.(6分)某小组同学在“探究物体所受重力的大小跟哪些因素有关”的实验中,进行了如下的实验探究:
质量m/g 100 200 300 400 500
重力G/N 1 __ 3 4 5
(1)如图甲是他第2次测量中弹簧测力计的读数,此时测力计的示数是 __N。
(2)根据上述表格中的实验数据,在图乙中画出重力与质量的关系图像。
(3)由图象可得出的结论是:物体所受的重力大小与物体的质量成__。
六、计算题(共30分)
27.(15分)通过学习我们知道,月球对它表面附近的物体也有引力,这个引力是地球对地面附近同一物体引力的,如果有一个质量是1.2kg的物体被航天员从地球带到月球,则:
(1)物体在地球表面时受到的重力是多少?
(2)物体在月球表面时受到的月球引力大约是多少?
(3)能否用量程为0~10N的弹簧测力计在地球表面测出它的重力?
28.(15分)生活中严禁将装满啤酒的玻璃瓶放入冰箱的冷冻室,因为啤酒遇冷结冰体积将变大,致使啤酒瓶炸裂而引发事故。如图所示,山城纯生啤酒瓶的容积为500mL,所盛啤酒的体积为486mL,密度为1×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3。求:(g=10N/kg)
(1)该瓶啤酒中啤酒的重力是多少N?
(2)瓶中啤酒结成冰后的体积是多少m3?
(3)若用该瓶装满密度为0.8×103kg/m3的食物油后,总重为6.5N,则该酒瓶的质量是多少kg?
参考答案
1.方向 作用点
【解析】
]根据生活经验,影响力的作用效果的因素有三个,它们是力的大小、方向和作用点,即力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关。
分别在A、B、C处用同样大小的力关门,感受手推A点最容易,说明作用点不同,力产生的效果不同,故此现象说明力的作用效果跟力的作用点有关。
2.3.6 能
【解析】
]弹簧测力计上1N之间有5个小格,所以一个小格代表0.2N,即此弹簧测力计的分度值为0.2N,故示数为3.6N。
弹簧测力计的原理是:弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长越长。在失重状态虽然重力表现不出来,但是拉力总还是有的,所以能使用弹簧测力计测量拉力的。
3.运动状态 相互 形状
【解析】
排球比赛中运动员成功拦网,排球的速度和方向发生了改变,说明了力可以改变物体的运动状态。
运动员拦下排球时,手对球施加力的作用,由于物体间力的作用是相互的,因此球也对手施加反作用力,所以手感到疼痛。
用力按压排球时,排球会变扁,排球的形状发生了改变,说明力可以改变物体的形状。
4.90 150
【解析】
因为质量与所处的空间位置无关,所以,该宇航员连同随身装备在月球上的质量为90kg。
宇航员连同随身装备在地球上受到的重力
受到月球给他的重力
5.改变物体的形状 力的大小 增大
【解析】
双手挤压空矿泉水瓶,瓶子受到力的作用的外形发生变化,表明力能改变物体的形状。
用力越大,瓶子变形程度就加大,这表明力的作用效果跟力的大小有关。
瓶子盖上有很多花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
6.伸长 伸长 0.7 挂钩
【解析】
力可以改变物体的形状,当手拉弹簧时,弹簧由于受到拉力而发生形变,拉力越大,形变量越大,即弹簧的伸长越大。
在弹性限度内弹簧伸长与受到的拉力成正比,测力计就是根据在弹簧所受拉力越大,伸长就越长的原理制成的。
由图乙可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,其示数为0.7N,所以物体的重力为0.7N。
用弹簧的伸长大小,间接反映力的大小,弹簧伸长是弹簧受到了力的作用发生了形变,这里地球对小石引力使石块受到重力,小石块对挂钩施加拉力,而挂钩又给弹簧一个拉力,所以使弹簧形变的力主要是挂钩对弹簧的拉力,故施力物体是挂钩。
7.C
【解析】
A.物体间不接触也可以产生力的作用,例如磁体吸引铁块,故A错误;
B.由于重力的方向总是竖直向下的,所以,上升时受到的重力也是竖直向下的,故B错误;
C.用手拍桌子,手给桌子施力的同时,手也受到桌子的反作用力,所以手会感到痛,这说明物体间力的作用是相互的,故C正确;
D.物体间力的作用是相互的,鸡蛋碰石头,石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力是一对相互作用力,二者大小相等,故D错误。
故选C。
8.B
【解析】
A.一张作业纸的重力约0.005N,故A不符合题意;
B.质量为100g的石块的重力为
故B符合题意;
C.一个小孩的重力约200N,故C不符合题意;
D.一只羊的重力约600N,故D不符合题意。
故选B。
9.A
【解析】
A.人体的密度与水接近,约为1.0×103kg/m3,故A符合题意;
B.一名中学生的质量约为50kg左右,故B不符合题意;
C.一名中学生的身高约为1.60米,课桌高度约为中学生身高的一半,即约为0.8米,故C不符合题意;
D.物理课本的质量约160g,受到的重力约为
G=mg=0.16kg×10N/kg=1.6N
故D不符合题意。
故选A。
10.D
【解析】
A.在用力向前推另一艘小船时,人和自己坐的小船却向后移动,说明物体间力的作用是相互的,故A不符合题意;
B.在用力向前推另一艘小船时,小船受力向前运动,说明力是物体对物体作用,故B不符合题意;
C.物体间力的作用是相互的,当一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,施力物体同时又是受力物体,故C不符合题意;
D.人坐在小船上,在用力向前推另一艘小船时,人和自己坐的小船却向后移动,并不能说明力的作用效果与力的作用点有关,故D符合题意。
故选D。
11.A
【解析】
该同学由于匀速下滑,受平衡力,滑梯对该同学的作用力与重力平衡,竖直向上,大小相等,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
12.A
【解析】
A.冰壶运动员擦冰,使冰熔化,在冰面与冰壶之间形成一层水膜,是通过使接触面脱离来减小摩擦力,故A符合题意;
B.轮胎上有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B不符合题意;
C.自行车的车闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故C不符合题意;
D.涂有防滑粉的手,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
13.A
【解析】
在“小丑”手背上固定两个金属螺帽,降低了“小丑”的重心,则重心不在几何中心,从而提高了它的稳定程度,使“小丑”在绳子上不会掉下来,故A正确,BCD错误。
故选A。
14.A
【解析】
由G=mg可得,物体所受的重力跟它的质量成正比,图像应为过坐标原点的斜直线,故A正确。
故选A。
15.D
【解析】
物块处于静止状态时,在竖直方向上受两个力,即竖直向下的重力和竖直向上的墙对木块的静摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相同,所以
物块沿竖直墙面匀速下滑,在竖直方向上受两个力,即竖直向下的重力和竖直向上的墙对木块的滑动摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相同,所以
由此可知
故D正确。
故选D。
16.B
【解析】
A.弹簧测力计的可以测量竖直方向上的力,也可以测水平方向上的力,也可以测倾斜方向上的力,故A正确,不符合题意;
B.使弹簧测力计内的弹簧伸长的力是钩码对弹簧的拉力,不是钩码的重力,故B错误,符合题意;
C.由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1N;当钩码静止时,钩码所受重力的大小等于弹簧测力计的示数,则钩码的重力
G=F示=1N
故C正确,不符合题意;
D.测量物体重力前,由于重力是竖直向下的,所以应将弹簧测力计在竖直方向调零;测量前应用手来回轻轻拉动几下挂钩,检查指针与弹簧测力计的外壳是否有摩擦,故D正确,不符合题意。
故选B。
17.D
【解析】
AB.在图甲中,A处于静止状态,则A受平衡力作用,A在竖直方向上受到的重力和墙面对A的摩擦力是一对平衡力,因此A受到墙面对A的摩擦力等于A的重力为5N,故AB错误;
C.图乙中,手对B的作用力为15N,由于力的作用是相互的,因此B对手的作用力也为15N,故C错误;
D.在图乙中,物体B受到竖直向上的压力F2、竖直向下的重力GB、天花板向下的作用力F板对B,如图所示
由力的平衡条件可得
F2=F板对B+GB
所以,天花板对B物体的作用力
F板对B=F2﹣GB=15N﹣5N=10N
故D正确。
故选D。
18.D
【解析】
A.力的作用效果和力的三要素有关,两个力的大小、方向不同,产生效果不同,故A错误;
B.只要力的三要素中两个要素相同,产生的效果不同,故B错误;
C.两个力的大小、方向相同,但作用点如果不同,产生效果也可以不同,故C错误;
D.如果两个大小相等、方向相同的力作用在物体上的同一点,即力的三要素相同了,则产生的效果就相同,故D正确。
故选D。
19.BD
【解析】
A.甲图以为研究对象,做匀速直线运动,在水平方向受拉力和对它的静摩擦力作用,且,乙图,同时向前做匀速直线运动,所以之间没有相对运动的趋势,不受摩擦力的作用,故错误;
B.以整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力,这两个力相互平衡,则,两种情况下受到的摩擦力相等,故正确;
CD.由知:甲图受到的摩擦力为,乙图中物体受到的摩擦力为0;由知:甲乙两图物体受到地面对它的摩擦力均为,故错误,正确。
故选BD。
20.AD
【解析】
弹簧形变产生的力,即弹簧的弹力,施力物体为弹簧,弹簧对手的拉力和弹簧对墙的拉力都是弹簧的弹力,故AD符合题意,BC不符合题意。
故选AD。
21.BC
【解析】
ABC.G﹣m图象为一过原点的直线,可知,物体所受的重力与质量成正比;由图可知,当物体的质量为100g时,物体所受的重力为 1.0N,故当物体质量为100kg时,所受的重力为
因物体所受的重力与质量成正比,故重力与质量的比值为一定值(用g表示),综上,故A错误,故BC正确;
D.利用质量分别为50g、100g、150g的石块进行实验也可以得到相同的结论,故D错误。
故选BC。
22.CD
【解析】
A.因为地球附近的物体都要受到重力作用,所以球在运动过程中不只受到阻力,故A错误;
B.球在上升到最高点时,受重力作用,故B错误;
C.扣球时,手对球施加了力,力的作用是相互的,球也对手施加了力,手受到了球的作用力,故手感觉有点痛,故C正确;
D.拦网时,球受到了力,球被弹回,运动状态变了,是力的作用改变了球的运动状态,说明了力可以改变物体的运动状态,故D正确。
故选CD。
23.
【解析】
木块受到的力有重力G、斜面对木块的支持力F支和斜面对木块的摩擦力f。木块的重心在其几何中心,过重心作竖直向下的重力;斜面有向下滑动的趋势,故受到的摩擦力沿斜面向上;木块受到的支持力与斜面垂直并指向上方。如图所示:
24.
【解析】
由于粗糙水平传送带始终顺时针匀速转动,将物体轻放(无初速度)在传送带上的一瞬间,物体相对于传送带向左滑动,所以物体受到水平向右的摩擦力f,从物体的重心,沿水平向右的方向画一条有向线段,用f表示,如下图所示
25.匀速直线 二力平衡 速度 压力相同 在接触面粗糙程度相同的条件下,物体受到的滑动摩擦力大小与压力大小成正比 7
【解析】
只有物体沿水平做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小。为测量出滑动摩擦力的大小,实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,木块所受滑动摩擦力的大小等于其所受拉力大小。
如图 B,在同一次实验中,小德用不同的速度匀速拉木块时,观察到每次弹簧测力计示数相同,则受到的滑动摩擦力大小相同,故可判断滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关。
如上图所示的甲、乙、丙三个实验,同一木块对支持面的压力大小相同,木板粗糙程度最小,毛巾粗糙程度最大,物体在毛巾表面时运动时受到的摩擦力最大,由此可得出的结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
接触面受到的压力和对应滑动摩擦力的大小图像为过原点的直线,故可得出:在接触面粗糙程度相同的条件下,物体受到的滑动摩擦力大小与压力大小成正比。
故由A图可知,测力计的量程为0~5N,根据C图可知,当压力为3N时,滑动摩擦力大小为2.1N,因测力计最大能测量5N的拉力,故此时对应的压力大小
F=
因压力大小等于物体的重力大小,而一个木块的重力为1N,根据去尾法,在此实验中,可叠放木块数目最多为7块。
26.2 正比
【解析】
由图知,测力计的量程为0~5N;弹簧测力计的一个大格代表1N,一个小格代表0.2N,弹簧测力计示数是2N。
描出(100,1)(200,2)(300,3)(400,4)(500,5)各点,然后用平滑的线连接起来。如图:
由图象知,物体所受的重力大小与物体的质量成正比。
27.(1)12N;(2)2N;(3)不能
【解析】
解:(1)物体在地球表面时受到的重力
G=mg=1.2kg×10N/kg=12N
(2)物体在月球表面时受到的月球引力
G′=G=×12N=2N
(3)因为
12N>10N
不能用量程为0~10N的弹簧测力计在地球表面测出它的重力。
答:(1)物体在地球表面时受到的重力是12N;
(2)物体在月球表面时受到的月球引力大约是2N;
(3)不能用量程为0~10N的弹簧测力计在地球表面测出它的重力。
28.(1)4.86N;(2)5.4×10-4m3;(3)0.25kg
【解析】
解:(1)啤酒体积为
V1=486mL=486cm3
瓶内所装啤酒的质量为
m=ρ1V1=1g/cm3×486cm3=486g=0.486kg
重力为
G1=mg=0.486kg×10N/kg=4.86N
(2)因物体的质量不随形状、状态和空间位置的改变而改变,啤酒冷冻后的质量为
m1=m=0.486kg
啤酒冷冻后的体积
(3)瓶子最多可装食物油的体积为
V2=V瓶=500cm3
可装食物油质量为
m2=ρ2V2=0.8g/cm3×500cm3=400g=0.4kg
可装食物油的重力为
G油=m2g=0.4kg×10N/kg=4N
酒瓶的重力为
G瓶=G-G油=6.5N-4N=2.5N
酒瓶的质量为
答:(1)该瓶啤酒中啤酒的重力是4.86N;
(2)瓶中啤酒结成冰后的体积是多少5.4×10-4m3;
(3)该酒瓶的质量是0.25kg。