2021-2022学年八年级物理下册(人教版)第八章:运动和力
第3节:摩擦力
一、单选题
1.艾思同学用水平方向50N的力推木箱,使木箱在粗糙程度不变的水平面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.运动时,水平面对木箱的摩擦力小于50N
B.若撤去推力,木箱有一段继续运动的过程,此过程中所受摩擦力大小不变
C.若增大推力,木箱所受摩擦力也将增大,物体仍做匀速直线运动
D.若撤去推力,木箱的惯性减小,运动状态发生改变
2.如图所示,是无人驾驶汽车在平直公路上匀速行驶的情景,下列说法正确的是( )
A.汽车向前运动的过程中牵引力大于阻力
B.汽车对地面的压力和汽车的重力是一对平衡力
C.汽车的重力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力
D.汽车轮胎刻有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦力
3.在交通压力与日俱增的今天,自行车仍然是节能环保、绿色出行的最佳交通工具。自行车的结构及使用涉及到不少有关摩擦的知识,下列分析中错误的是( )
A.刹车时用力捏闸柄是通过增大闸皮对车圈的压力增大摩擦
B.脚踏板凹凸不平是通过减小接触面积来增大摩擦
C.轮胎上有凹凸不平花纹是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦
D.车的前轴、中轴及后轴均采用滚珠轴承是为了减小摩擦
4.如图所示是冰壶运动的场景,下列关于这项运动的描述正确的是( )
A.静止在冰面的冰壶,只受到重力作用
B.冰壶离手后向前滑行,是因为受惯性力的作用
C.两个冰壶相碰时,受力越大的冰壶被弹开越远
D.冰壶向前滑行越来越慢,是因为受到了摩擦力
5.全长42.6km的环湖路沿着乌海湖一侧。下列说法正确的是( )
A.汽车行驶全程平均限速50km/h用1h断定汽车没有超速
B.汽车限速行驶的原因是速度越大惯性越大容易交通肇事
C.雨天慢行的原因是路面变得光滑摩擦力小刹车滑行距离远容易肇事
D.在水平路面上行驶的汽车后轮摩擦力方向向后
6.如图所示,有两个相同的梯形物体,它们在力的作用下,以下列三种方式沿相同的水平面运动,下列对不同情况下物体所受摩擦力的比较,正确的是( )
A.f丙>f甲>f乙 B.f乙>f丙>f甲 C.f乙>f甲>f丙 D.f甲>f乙>f丙
7.如图甲所示,完全相同的A、B两方形物块叠放在水平桌面上,用F=25N的水平力作用在B物块上,A、B一起向右做匀速直线运动;若用F2=40N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍然一起向右做直线运动。下列说法正确的是( )
A.甲图中A物块受到桌面对它的摩擦力大小为25N,方向水平向右
B.甲图中B物块对A物块的摩擦力大小为25N,方向水平向右
C.乙图中A物块受到桌面对它的摩擦力大小为40N,方向水平向左
D.乙图中B物块不受摩擦力
8.如图甲所示,小陶子在“探究滑动摩擦力的影响因素”后,对实验进行了改进,并做了进一步的研究。他将木块A叠放在足够长的B木板上,一弹簧测力计将木块A固定在左边墙壁上。现在用水平向右的力F把长木板B从右端抽出来,在0~10s内木块A下表面始终在长木板B上,力F与时间t的关系图像如图乙所示,长木板B的速度v与时间t的关系图像如图丙所示,且4~8s内弹簧测力计的示数为2N,则下列说法中正确的是( )
A.0~10s内,木块A受到的摩擦力始终为静摩擦力
B.2~4s内,长木板B所受合力为10N
C.4~8s内,地面对长木板B的滑动摩擦力大小为6N
D.8~10s内,长木板B做减速直线运动,弹簧测力计的示数变大
9.水平传送带上重叠放置甲乙两个木块,如图所示,两木块随传送带一起向右做加速直线运动;运动到A点处,甲乙一起滑下传送带,在粗糙的地面上一起向右滑行;滑行到B点与墙壁相撞后,乙马上向左运动,最终甲乙在C点停止运动,从B运动C的过程中,甲相对于乙向右滑动一段距离s0。忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
①在传送带上运动的过程中,甲受到的摩擦力小于传送带对乙的摩擦力
②从A点运动到B点的过程中,甲受到向左的摩擦力
③从B点运动到C点的过程中,乙一直做减速直线运动
④从B点运动到C点的过程中,甲一直做加速直线运动
A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④
10.如图所示,水平地面上放置相同材料制成的四个木块,其中两个质量为m的木块间用不可伸长的水平轻绳相连,下面两个木块质量分别为2m和3m现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块,使四个木块一同水平向右匀速运动,则( )
A.质量为3m的木块与地面间的摩擦力为
B.质量为2m的木块与地面间的摩擦力为
C.轻绳对m的拉力为
D.轻绳对m的拉力为
11.如图所示,水平地面上放置相同材料制成的质量不同的三个木块,物体所受的滑动摩擦力与其所受的压力成正比。现用水平拉力F拉其中一个质量为4m的木块,使三个木块一起水平向右匀速运动,则( )
A.质量为3m的木块与地面间的摩擦力为
B.质量为m的木块受到轻绳的拉力为
C.质量为m与4m的木块之间的摩擦力为
D.质量为4m的木块与地面间的摩擦力为
12.在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时,将木块A放置于水平木板B上,加载一个砝码,把弹簧测力计系在A上,并固定在墙上,如图所示。F=6N的水平拉力匀速拉动物体B时,物体A静止,弹簧测力计的示数为4N,下列说法中正确的是( )
A.B受到地面的摩擦力为6N
B.A受到B的摩擦力的大小为4N,方向水平向左
C.若增大拉动B的速度,弹簧测力计的示数变大
D.此装置可研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
二、填空题
13.重50N的物体静止在粗糙水平面上,当用5N的水平力向右推它时没有推动,则物体所受摩擦力为______ (选填“大于”“等于”或“小于”)5N,方向为______;当将推力增大到10N时物体刚好能沿推力方向做匀速直线运动,则此时物体的受摩擦力大小为______N;当将推力增大到15N时物体沿推力方向做加速直线运动,则此时物体所受到的摩擦力为______N。
14.将筷子插入装满大米的杯子里然后往杯内加入少量的水,过段时间后,手提筷子可将玻璃杯提起来,是因为米吸水后发涨发涩,既增大了米对筷子和米对玻璃的______,又增大了它们接触面的______,从而增大了______力。
15.2020年2月18日“玉兔二号”月球车在月球顺利唤醒如图所示,月球车在月球表面上行驶时与在地球上相比,它的惯性______(选填“变大”、“变小”或“不变”);它在月球表面匀速行驶时受到的摩擦阻力,与它在地球表面完全相同的路面上以相同速度行驶时的摩擦力相比较,它们的大小关系是______。
16.如图所示,用水平向右的力F=60N推乙物体,使甲、乙、丙、丁四个完全相同的物块一起向右做匀速直线运动,此时甲___________摩擦力(选填“受”或“不受”),丙对丁的作用力为___________N。
17.重50N的物体静止在粗糙水平面上,当用5N的水平力向右推它时没有推动,物体所受摩擦力为____N;当将水平向右的推力增大到10N时,物体刚好由静止开始做匀速直线运动,此时物体的受摩擦力大小为_______N,方向为________;当将水平向右的推力增大到15N时,物体沿推力方向做加速直线运动,此时物体所受到的滑动摩擦力为_____N.
三、作图题
18.在水平向右匀速行驶的火车车厢顶端用细线悬挂一小球,车厢水平地板上放置物块A。在某时刻,发现小球向右摆动,如图所示,请画出此时物块A受力的示意图。
19.如图所示,A处于静止状态,B在拉力作用下向右加速运动。请在图中画出A物体所受的摩擦力f和支持力N的示意图(力的作用点图中已标出)。
第18题图 第19题图
四、实验题
20.小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
a.如图甲所示,将木块A平放在长木板B上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数;
b.如图乙所示,将毛巾固定在长木板B上,木块A平放在毛巾上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数;
c.如图丙所示,将木块A平放在长木板B上,并在木块A上放一钩码,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数。
(1)该实验主要采用的探究方法是___________;
(2)由___________两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)由甲乙两图可知:当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力___________;
(4)实验后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。于是小丽设计了如图丁所示的实验装置,写出装置改进以后的好处;___________(写出一条即可)
(5)实验中小丽发现:当F为4N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动,则长木板B受到地面的摩擦力大小为___________N;
(6)实验拓展:如图a所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F-t和v-t图像分别如图b、图c所示。则物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为___________N。
五、计算题
21.科学研究表明两个相互接触的物体之间发生相对滑动时,接触面上产生的滑动摩擦力大小与它们之间压力的大小成正比,可用公式表示为f滑=μF,μ指动摩擦因数,为小于1的正数;当相互接触的两物体的材料均不变时,μ的大小不发生改变,当相互接触的两物体的材料改变时,μ的大小将改变。现有三种不同的硬质材料做成的长方体物体A(重量30N)、B(重量10N)和C,A、C之间的动摩擦因素μAC=0.3,B、C之间的动摩擦因紫μBC未知,将A、C如图甲放在水平地面上时,用水平推力F1恰好使A在C的表面上向右做匀速直线运动。将A、B和C如图乙放在水平地面上时,用大小为10N的水平推力F2恰好使A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动。
(1)如图甲,水平推力F1为多大?
(2)如图乙,B受到摩擦力为多大?
(3)如图丙,将物体C竖直固定在水平地面上,用水平压力F3将A、B重叠压在C的表面上,且A、B一起向下做匀速直线运动(A、B间不发生相对滑动),则水平压力F3为多大?
22.如图所示,在倾角为的斜面上,质量为的物体A、的物体B叠放在一起,轻绳通过定滑轮分别与A、B连接(绳与斜面平行),在平行斜面向下的外力F作用下,物体B恰好被匀速拉动.已知A、B之间的动摩擦因数为,B与斜面间的动摩擦因数为,轻绳与滑轮间的摩擦不计,求:
(1)绳的拉力大小为多少?
(2)外力F的大小为多少?
参考答案:
1.B
【详解】
A.用水平方向的力推在水平地面上的物体做匀速直线运动,物体处于平衡状态,则在水平方向上受的力是平衡力,摩擦力和推力的大小相等,摩擦力为50N,故A错误;
B.若撤去推力,木箱有一段继续运动的过程,压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,故B正确;
C.若增大推力,压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,推力大于摩擦力,则物体做加速运动,故C错误;
D.撤去推力后物体慢慢停下来,是因为受到了阻力的作用,是阻力改变了它的运动状态,惯性的大小只与质量有关,质量不变,惯性不变,故D错误。
故选B。
2.D
【详解】
A.汽车在平直公路上匀速行驶时处于平衡状态,在水平方向上受到的阻力、牵引力是一对平衡力,所以水平方向上阻力等于牵引力,故A错误;
B.汽车对地面的压力和汽车的重力方向相同,不是相互作用力,故B错误;
C.汽车受到的重力和地面对汽车的支持力两个力大小相等、方向相反,作用在同一个物体上,是一对平衡力,不是相互作用力,故C错误;
D.轮胎刻有凹凸不平的花纹,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D正确。
故选D。
3.B
【详解】
A.刹车时用力捏刹车把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A正确,A不符合题意;
B.脚踏凹凸不平是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B错误,B符合题意;
C.轮胎上制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C正确,C不符合题意;
D.车的前轴、中轴及后轴均采用滚珠轴承,用滚动摩擦代替滑动摩擦,属于减小摩擦,故D正确,D不符合题意。
故选B。
4.D
【详解】
A.静止在冰面的冰壶,即处于平衡状态,只受重力不能处于平衡状态,故A错误;
B.手推冰壶向前运动,当冰壶离手后,由于冰壶具有惯性,保持原来运动状态,会继续向前滑行,惯性不是力,故B错误;
C.两个冰壶相碰的过程中,由于物体间力的作用是相互的,且相互作用力相等,故C错误;
D.冰壶被推出后运动过程中,由于受到摩擦力的作用,该摩擦力阻碍冰壶向前滑行,所以冰壶向前滑行越来越慢,故D正确。
故选D。
5.C
【详解】
A.汽车行驶全程平均限速50km/h用1h走完全长44.8km的向海大道的平均速度
平均速度不能反映汽车每个时刻的速度,不能断定汽车各个时刻都没有超速,故A错误;
B.汽车限速行驶的原因是速度越大,动能越大,一旦发生交通事故,危害巨大,惯性只与物体的质量有关,与速度无关,故B错误;
C.雨天慢行的原因是:路面变得光滑,摩擦力减小,刹车时滑行距离远,容易肇事,故C正确;
D.在水平路面上行驶的汽车后轮是主动轮,由于车轮发生滚动,摩擦力方向向前,与相对运动方向相反,故D错误。
故选C。
6.C
【详解】
甲与乙相比,接触面相同,乙对水平面的压力大,故乙受到的摩擦力大于甲受到的摩擦力,丙是滚动摩擦,滚动摩擦力是最小的,故乙受到的摩擦力大于甲受到的摩擦力,大于丙所受到的摩擦力,故C符合题意。
故选C。
7.B
【详解】
AB.对甲图中B物块进行受力分析可知,在水平方向上B受到水平向右的拉力F1,A对B水平向左的摩擦力,在这两个力的作用下保持平衡状态,故A对B水平向左的摩擦力等于拉力F1,大小为25N;对甲图中A物块进行受力分析可知,在水平方向上受到B对A的水平向右的摩擦力,桌面对A水平向左的摩擦力,在这两个力的作用下保持平衡状态,而A对B水平向左的摩擦力与B对A的水平向右的摩擦力是相互作用力,大小相等,为25N,故A物块受到桌面对它的摩擦力大小为25N,故A错误,B正确;
C.若用F2=40N的水平力作用在A物块上,它们仍然一起向右做直线运动,物块A对左面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,A物块受到桌面对它的滑动摩擦力不变,仍为25N,故C错误;
D.若用F2=40N的水平力作用在A物块上,A物块受到桌面对它的滑动摩擦力为25N,此时受力不平衡,两物块向右做加速直线运动,B物块一定受到摩擦力,故D错误。
故选B。
8.C
【详解】
A.由图丙可知,0~2s内A与B之间没有相对滑动,木块A相对木板B来说,木块 A处于静止状态,此时木块A没有受到摩擦力;在2s-10s内A与B之间发生了相对滑动,木块A相对木板B来说,木块A是向左运动的,则木块A受到的滑动摩擦力的方向是水平向右的,故A错误;
C.4~8s内,长木板做匀速指向运动,A受到水平向左的拉力、水平向右的B对A的摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,故A受到的摩擦力为2N,由于物体间力的作用是相互的,所以A对B的摩擦力也为2N;
由图丙可知,4~8s内,B做匀速运动,B受到水平向右的拉力、水平向左的A对B的摩擦力以及地面对B水平向左的摩擦力,由于A对 B的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则A对B的摩擦力的大小仍为2N,则此时拉力的大小为8N,所以地面对长木板B的滑动摩擦力大小为
=8N-2N=6N
故C正确;
B.由图丙可知,2~4s内,B做加速运动,由于 A对B的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则A对B的摩擦力的大小仍为2N,则此时拉力的大小为10N,所以B受到的合力为
=10N-2N-6N=2N
故B错误;
D.8~10s内,B木块做减速直线运动,此时A处于静止状态,受到的合力为0,由于滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力和接触面的粗糙程度都没有发生变化,所以B对A的滑动摩擦力不变,弹簧测力计的示数不变,故D错误。
故选C。
9.B
【详解】
①在传送带上运动的过程中,两木块一起向右做加速直线运动,分析乙物体受力情况,加速运动受非平衡力,传送带对乙向右的摩擦力大于甲对乙向左的摩擦力,甲对乙的摩擦力等于乙对甲的摩擦力(这两个力是相互作用力)。因此甲受到的摩擦力小于传送带对乙的摩擦力,故①正确;
②运动到A点处,甲乙一起滑下传送带,在粗糙的地面上一起向右滑行,乙受到向左的摩擦力做减速运动,所以甲相对于乙有向右运动的趋势,甲受到向左的摩擦力,故②正确;
③从B点运动到C点的过程中,接触面粗糙程度不变、压力大小不变,乙受到的摩擦力等于从A点运动到B点时的摩擦力,摩擦力的方向与运动方向相反,故乙仍做减速直线运动,故③正确;
④从B运动C的过程中,甲相对于乙向右滑动一段距离s0,所以甲相对于乙向右运动,即甲也一直做减速直线运动,故④错误;
综上①②③正确,④错误。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
10.B
【详解】
四个木块水平向右匀速运动,把四个木块当作个整体,水平向右的拉力F和总摩擦力f平衡,所以f=F,图中四个木块对地面的压力
F总压=G总=(m+m+2m+3m)g=7mg
右边2个木块对地面的压力
F右压=(m+3m)=4mg
左边2个木块对地面的压力
F左压=(m+2m)g=3mg
因为接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力与压力成正比,所以,右边质量为3m的木块与地面间的摩擦力为
f1=
左边质量为2m的木块与地面间的摩擦力为
把质量为m的木块和质量为2m的木块上看作一个整体,整体向右匀速运动,所以轻蝇对m的拉力和质量为2m的木块与地面的摩擦力相等
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
11.C
【详解】
AD.三个木块整体在做匀速直线运动,故总的摩擦力等于总的拉力F,质量为3m的木块对地面的压力为(等于自身重力),三个木块对地面总的压力是(等于总重力),由题意物体所受的滑动摩擦力与其所受的压力成正比,故质量为3m的木块与地面间的摩擦力为;同理可得质量为4m的木块对地面的压力为,质量为4m的木块与地面间的摩擦力为,故AD不符合题意;
B.因为质量为3m的木块与地面间的摩擦力为,木块匀速运动,故质量为3m的木块受到轻绳的拉力是,由力的作用是相互的可知质量为m的木块受到轻绳的拉力也为,故B不符合题意;
C.因为质量为m的木块受到轻绳的拉力为,木块相对于质量为4m的木块静止,故质量为m的木块受到质量为4m的木块的摩擦力为,故C符合题意。
故选C。
12.BC
【详解】
AB.物体A静止,弹簧测力计的示数为4N,A静止,A处于平衡态,A受到了向左的摩擦力,其大小为4N,该力是B给A的摩擦力,根据力的作用是相互的,则A对B的摩擦力是向右的,其大小为4N,而此时物体B匀速向左运动,受到了向左的拉力为6N,还受到了向右的A给B的摩擦力,其大小为4N,故还受到了向右的摩擦力,其大小为2N,B物体才能处于平衡状态,这个力是地面给B的,故地面给B的摩擦力是向右的,其大小为2N,故A错误,B正确;
C.若增大拉动B的速度,B与A的摩擦力是滑动摩擦力,而B与A的接触面的粗糙程度不变,故B与A的摩擦力的大小不变,而弹簧测力计的拉力与B对A的摩擦力是一对平衡力,故弹簧测力计的大小不变,故C正确;
D.此题物体A与物体B之间是滑动摩擦力,B与地面之间也是滑动摩擦力,但是由于接触面的粗糙程度不变,故无法探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,故D错误。
故选BC。
13. 等于 水平向左 10 10
【详解】
[1] [2]重50N的物体静止在粗糙水平面上,当用5N的水平力向右推它时没有推动,物体处于静止状态,摩擦力和推力是一对平衡力,大小相等,方向相反,则物体所受摩擦力为
f=F=5N
方向为水平向左。
[3]当将水平向右的推力增大到10N时,物体刚好沿推力方向做匀速直线运动,物体处于平衡状态,水平方向上受到的摩擦力和推力是一对平衡力,大小相等,方向相反,则此时受到的摩擦力为
f'=F '=10N
[4]当将水平向右的推力增大到15N时,由于接触面粗糙程度不变,物体对水平面的压力不变,所以此时物体所受到的滑动摩擦力不变,仍为10N。
14. 压力 粗糙程度 摩擦
【详解】
[1][2][3]杯子中的米吸水后,体积增大,而杯子的大小不变,那么米与杯子及米与筷子间的间隙变小,压力变大。米吸水后会发涩,即米表面的粗糙程度变大,所以米与杯子及筷子间接触面的粗糙程度变大,所以摩擦力增大。
15. 不变
【详解】
[1]月球车在月球表面上行驶时与在地球上相比,它的质量不变,所以其惯性大小不变。
[2]由题知,月球车在月球表面和地球表面行驶时,接触面的粗糙程度相同,但月球车在月球上的重力小于其在地球上的重力,则月球车对月球表面的压力小于对地球表面的压力,所以在月球表面匀速行驶时受到的摩擦阻力小于在地球上行驶时的摩擦力,即
16. 不受 15N
【详解】
[1]甲乙一起向右做匀速直线运动,没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,故甲不受摩擦力的作用。
[2]用水平向右的力F=60N推乙物体,使甲、乙、丙、丁四个完全相同的物块一起向右做匀速直线运动,把甲乙丙丁四个物体看成一个整体,那么根据二力平衡,丙丁与地面的摩擦力为60N,又因为摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小有关,所以丙受到的摩擦力为45N,丁受到的摩擦力为15N。丁在水平方向上受到摩擦力和丙对丁的作用力,且这两个力是一对平衡力,所以丙对丁的作用力为15N。
17. 5 10 水平向左 10
【详解】
当用5N的水平力向右推它时没有推动,物体仍是处于静止状态,此时物体所受到的是静摩擦力,和水平推力是一对平衡力,所以摩擦力大小等于水平推力5N;当将水平向右的推力增大到10N时,物体刚好做匀速直线运动,物体也是处于平衡状态,此时受到的是滑动摩擦力,和水平推力是一对平衡力,所以摩擦力大小等于水平推力10N,方向为水平向左;当推力增大到15N时物体虽然做加速直线运动,但是受到的仍是滑动摩擦力,而滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,但这两个因素都没变,所以物体受到的滑动摩擦力仍为10N。
【点睛】
18.
【详解】
本来匀速向右运动的火车上悬挂的小球,在某一时刻,小球向右摆动,说明此时火车突然减速,那么车厢水平地板上的物块A相对车厢有向右运动的趋势,所以在水平方向上受到地板向左的摩擦力,在竖直方向上受到重力和支持力,这两个力是一对平衡力,大小相等,方向相反。三个力的作用点都在A的重心上,所以作图如下:
19.
【详解】
以B为研究对象,水平方向上B受到向右的拉力、向左的摩擦力;以A为研究对象, A受向左的拉力和向右的摩擦力才会保持静止,支持力方向竖直向上,A、B所受摩擦力互为相互作用力,如图
20. 控制变量法 甲丙 越大 不需要木板做匀速直线运动,便于操作 2.8 4
【详解】
(1)[1]探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验,控制其他因素相同,探究其中一个因素与滑动摩擦力的关系,这采用的探究方法是控制变量法。
(2)[2]由题意可知,要求接触面粗糙程度一定,从甲乙丙三图可以看到,甲丙两图的粗糙程度相同,都是木板,并且要求接触面受到的压力不同,甲丙都符合要求,丙图中有砝码,接触面受到的压力较大,这时丙的弹簧测力计示数是1.4N,甲的示数是1.2N,甲丙两图中都是做匀速运动,滑动摩擦力的大小都是等于测力计示数的大小,丙的滑动摩擦力大于甲的,而丙接触面受到的压力较大,则由甲丙两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)[3]观察甲乙两图可知,都只是一个木块A,压力是相同的,甲是木板表面,乙是毛巾表面,乙的接触面比较粗糙,乙的测力计示数是1.6N,甲的测力计示数是1.2N,甲乙中都是匀速运动,滑动摩擦力大小等于测力计的示数,那么乙的滑动摩擦力大于甲的滑动摩擦力,从而得知当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)[4]如图丁所示的实验装置,拉动木板过程中,A相对于地面静止,受到摩擦力和测力计的拉力为一对平衡力,这两个力大小相等,由测力计的示数即可知道摩擦力的大小,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
(5)[5]由图甲可以知道,A作匀速运动,测力计的示数大小等于滑动摩擦力的大小,测力计的示数是1.2N,则滑动摩擦力的大小是1.2N,图甲和图丁对比可知,木块A对木板B的压力都相等,都是木板,接触面的粗糙程度相同,则在图丁中,木块A受到的摩擦力也是1.2N,力的作用是相互的,木块A对木板B的摩擦力也是1.2N;当F为4N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动,对长木板B受力分析,它受到4N的拉力,木块A对木板B的1.2N摩擦力,地面对它的摩擦力,处于平衡状态,这三力平衡,可得到
解得,长木板B受到地面的摩擦力大小为2.8N。
(6)[6]观察图b和图c,物体C在第4秒时,受到的拉力是6N,3~6s,速度在变大,则这段时间,不是匀速运动,受力不平衡;但观察图c中6~9s,速度大小不变,处于平衡状态,这段时间拉力大小等于摩擦力大小,再观察图b,这时拉力是4N,摩擦力的大小也是4N;3~6s时,物体C对地面的压力,与地面的接触面粗糙程度,和6~9s时,是一样的,则这两个时间段受到的摩擦力大小是相等的,3~6s时受到的摩擦力也是4N,即物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为4N。
21.(1)9N;(2)1N;(3)400N
【详解】
解:(1)如图甲所示,A在C的表面上向右做匀速直线运动。则在水平方向上A受到水平向右的推力F1和水平向左的滑动摩擦力fA且这两个力是一对平衡力;在竖直方向上,A对C的压力为
FA=GA=30N
根据二力平衡的条件和公式f滑=μF可得
F1=fA=μACFA=0.3×30N=9N
(2)如图乙所示,A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动,处于平衡状态,在水平方向上,水平推力F2与A、B受到的滑动摩擦力的合力是一对平衡力,即大小相等。因A对C的压力和A与C之间的动摩擦因数均未变,所以A与C之间的滑动摩擦力fA还是9N。故B受到的摩擦力为
fB=F2-fA=10N-9N=1N
(3)由题意知,B重10N,根据图乙可知,在竖直方向上,B对C的压力为
FB=GB=10N
由公式f滑=μF,可求B、C间的动摩擦因数为
如图丙所示,A、B一起向下做匀速直线运动(A、B间不发生相对滑动),处于平衡状态,则在竖直方向上,将A、B看成一个整体,A、B受到的滑动摩擦力与A、B的重力是一对平衡力,则A、B受到的滑动摩擦力为
fAB=GA+GB=30N+10N=40N
由公式f滑=μF可得,水平压力F3为
答:(1)如图甲,水平推力F1为9N;
(2)如图乙,B受到摩擦力为1N;
(3)水平压力F3为400N。
22.(1) 7.5N;(2) 15N
【详解】
解:(1)对物体A受力如图
y轴方向
cosθN
物体A受的摩擦力
=N=2.5N
x轴方向
T=θ+,
代入数据
T=1kg
(2) 对物体B受力如图
y轴方向
cos30°
物体B受的摩擦力
=
x轴方向
F+
代入数据
F
解得:F=15N
答:(1)绳的拉力大小为7.5N;
(2)外力F的大小为15N。
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