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8.3 摩擦力
一.选择题(共5小题)
1.如图所示的实例中,属于增大摩擦的是( )
A.冰壶运动员用刷子刷冰面
B.磁悬浮列车在悬浮行驶
C.机械的轴承中装有滚珠
D.体操运动员手上涂有防滑粉
2.关于摩擦力的产生条件,下列说法正确的是( )
A.相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在
B.相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在
C.只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用
D.只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用
3.用弹簧测力计拉着重8N的物体在水平面上以2.5m/s的速度做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为2N。当绳子突然断开时,则( )
A.物体速度保持不变,受到的摩擦力小于2N
B.物体速度逐渐减小,受到的摩擦力等于2N
C.物体速度逐渐减小,受到的摩擦力等于8N
D.物体立即停止,受到的摩擦力为0N
4.一个物体在水平拉力的作用下沿粗糙程度相同的水平面向右做直线运动,物体运动的路程(s)一时间(t)图象如图所示,根据图象,下列判断正确的是( )
A.0﹣6s物体在做加速运动
B.物体8s时的速度大于2s时的速度
C.6﹣12s物体所受的拉力大于物体所受的摩擦力
D.0﹣6s物体所受的摩擦力等于6﹣12s物体所受的摩擦力
5.有同学根据如图所示的漫画提出了“摩擦力的大小与什么因素有关?”的疑问。同学们对此作出了几个猜想,其中经得起检验的是( )
A.静摩擦力的大小不随外力变化而改变
B.滑动摩擦力的大小不随运动快慢变化
C.滑动摩擦力一定大于静摩擦力的大小
D.运动物体不受摩擦力只有静止的才有
二.填空题(共5小题)
6.生活中有许多用到摩擦力的例子,自行车是比较常见的,当车链条用久了就可能磨损,我们一般会采取加润滑油的方式来 摩擦的;碰到紧急情况刹车时,是通过 的方式来 摩擦的。
7.如图所示,矿泉水瓶上有凹凸不平的花纹,这是通过增大 的方式来增大摩擦;用8N的力握住重4N的矿泉水瓶,使矿泉水瓶在竖直方向上保持静止。此时矿泉水瓶受到的摩擦力为 N,如果慢慢向矿泉水瓶中加水(未溢出),仍保持静止的矿泉水瓶受到的摩擦力 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
8.如图所示,叠放在一起的a、b两物体在水平力F的作用下,沿水平方向一起向右匀速直线运动,a、b的接触面之间 (“存在”或“不存在”)摩擦力。若将b换为质量更大的物体C压在a上面,让a、C也以相同的方式运动,则地面与a之间的摩擦力将 (选填“变大”,“变小”或“不变”)。
9.一个质量是40kg的小朋友双手抱紧竖杆静止,如图所示,小朋友对竖杆的压力大小为100N,此时小朋友受到的摩擦力大小为 N;若小朋友加大抱杆的力度,对竖杆的压力变为150N,则此时小朋友受到的摩擦力大小为 N。(g=10N/kg)
10.通过探究发现摩擦力的大小与物体间接触面的大小无关。如图甲所示,两个完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在16N的水平拉力F1作用下,A、B一起向右做匀速直线运动;此时木块B所受的摩擦力为 N;若将甲A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起也向右做匀速直线运动,如图乙所示,则F2是 N。
三.作图题(共2小题)
11.如图所示中,用力F=40N,按住一重10N的木块,当木块沿竖直方向匀速下滑时,画出木块受到的摩擦力f的示意图.
12.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。
四.实验探究题(共2小题)
13.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小安用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、两三个实验。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使木块做 运动。此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2) 两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)小安认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,于是他在上述实验的基础上,将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验,将测得的数据记录在表格中,由表中数据验证了自己的猜想,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
次数 木块大小 接触面积S/cm2 摩擦力f/N
1 整块 150 1.5
2 三分之二块 100 1.0
3 三分之一块 50 0.6
(4)小安在实验中发现要保持木块匀速运动很困难,改用如图丁所示装置,在用力将木板向左拉出的过程中,弹簧测力计 (选填“A”或“B”)的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小。
14.在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速直线运动,根据 可知,滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)比较1、2两次实验,得出结论: 。
(3)比较 两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(4)刚开始小英做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 N。
(5)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力方向 ,大小为 N。这样改进的好处是 。
(6)小芳在做图丁实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,摩擦力大小为 N。
参考答案
一.选择题(共5小题)
1.【解析】解:
A、冰壶运动员手持冰刷擦刷冰面,这是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度的方法来减小摩擦的,故A不合题意;
B、磁悬浮列车悬浮行驶,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故B不符合题意;
C、机械的轴承中装有滚珠,滚动轴承代替滑动轴承将滑动摩擦变成了滚动摩擦,从而减小了摩擦力,C不符合题意;
D、体操运动员上器械前,手上擦镁粉,是通过增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦,故D符合题意。
【答案】D。
2.【解析】解:A、相互压紧的粗糙物体之间由于没有相对运动或相对运动趋势,则可能没有摩擦力,故A错误;
B、相对运动的物体之间若没有相互挤压或接触面光滑,则没有摩擦力,故B错误;
C、摩擦力产生的条件是有压力,有压力就会有弹力,有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用故C正确;
D、有相互挤压并有相对运动或有相对运动趋势的物体间,接触面光滑没有摩擦力的作用,故D错误。
【答案】C。
3.【解析】解:由于物体在水平面上做匀速直线运动,那么在水平方向上,物体受到一对平衡力的作用:拉力和摩擦力;
即这两个力的大小相同,由弹簧测力计的示数可知拉力为2N,因此摩擦力等于2N;
当绳子断开后,拉力消失,平衡状态被打破,在摩擦力的作用下,物体速度逐渐减小,物体慢慢停下来,但影响滑动摩擦力的因素没有发生变化,因此摩擦力仍等于2N,只有B符合题意;
【答案】B。
4.【解析】解:
AC、由s﹣t图象可知,0~6s和6s~12s物体以不同的速度做匀速直线运动,物体受平衡力的作用,拉力等于摩擦力,故AC错误;
B、0~6s过程中物体通过路程为3m;6~12s的过程中物体通过路程为1m;相同时间内通过的路程越多,速度越大,所以0~6s过程中的速度大于6~12s过程中的速度,即物体8s时的速度小于2s时的速度,故B错误;
D、同一物体沿同一水平面运动,则压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以物体受到的摩擦力大小不变;因物体做匀速直线运动,则拉力等于摩擦力,所以0﹣6s物体所受的摩擦力等于6﹣12s物体所受的摩擦力,故D正确。
【答案】D。
5.【解析】解:A、根据平衡条件可知,静摩擦力的大小随沿接触面方向的外力大小变化而变化,故A错误;
B、影响滑动摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度,与运动状态无关,故B正确;
C、滑动摩擦力不一定大于静摩擦力的大小,最大静摩擦力要大于滑动摩擦力,故C错误;
D、两个互相接触的物体,当它们做相对运动时,就会产生摩擦力,故D错误。
【答案】B。
二.填空题(共5小题)
6.【解析】解:自行车链条用久了可能磨损,我们一般会采取加润滑油的方式,通过使接触面分离来减小摩擦;
碰到紧急情况刹车时要用力,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力的方式来增大摩擦。
【答案】减小;增大压力;增大。
7.【解析】解:矿泉水瓶上制有凹凸不平的花纹,这是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
因矿泉水瓶在握力作用下处于静止状态,所以矿泉水瓶受平衡力作用,在竖直方向上摩擦力与重力平衡,则摩擦力的大小f=G=4N。
若向瓶中加水,瓶子仍然静止,重力和摩擦力还是一对平衡力,因瓶子的重力增大,所以瓶子受到的摩擦力将增大。
【答案】接触面的粗糙程度;4;增大。
8.【解析】解:叠放在一起的a、b两物体在水平力F的作用下,沿水平方向一起向右匀速直线运动,b相对于a没有发生相对运动的趋势,故ab之间没有摩擦力;
若将b换为质量更大的物体C压在a上面,让a、C也以相同的方式运动,a对水平地面的压力变大,接触面的粗糙程度不变,则地面与a之间的摩擦力将变大。
【答案】不存在;变大。
9.【解析】解:因为小朋友处于静止状态,因此小朋友受平衡力作用,小朋友在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,其大小相等,方向相反,作用在一条直线上,是一对平衡力,f=G=mg=40kg×10N/kg=400N;
若小朋友加大抱杆的力度,对竖杆的压力变为150N,小朋友在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,二力平衡,此时受到的摩擦力大小还为400N。
【答案】400;400。
10.【解析】解:
由甲图知,木块A和B叠放在水平桌面上,当A向右匀速直线运动时,AB间没有相对运动的趋势,木块B所受的摩擦力为0N;
从甲图到乙图,改变的只是物体AB与地面的接触面积,而摩擦力的大小与接触面积无关,所以物体AB受到的摩擦力不变;在两种情况下,物体都处于平衡状态,拉力都等于摩擦力,故拉力F2=F1=16N。
【答案】0;16。
三.作图题(共2小题)
11.【解析】解:木块沿竖直方向匀速下滑,处于平衡状态,木块在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,摩擦力的大小f=G=10N,摩擦力的方向竖直向上;
过木块的重心沿竖直向上的方向画一条有向线段,并标出摩擦力的符号和大小,如图所示:
12.【解析】解: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,如图所示:
四.实验探究题(共2小题)
13.【解析】解:(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使木块做匀速直线运动,根据二力平衡,此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)研究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,要控制压力相同,故乙、丙两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,小安在上述A实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后进行探究,切分后改变了木块的面积和质量,导致实验过程未控制木块对接触面的压力相同,影响实验结论,故这种做法错误;
(4)图丁所示装置中,木块相对地面处于静止状态,受到的测力计B的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,大小相同,故在用力将木板向左拉出的过程中,弹簧测力计B的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小。
【答案】(1)匀速直线;(2)乙、丙;(3)错误;切分后改变了木块的面积和质量,导致实验过程未控制木块对接触面的压力相同,影响实验结论;(4)B。
14.【解析】解:(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速直线运动,根据二力平衡原理,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,要控制接触面粗糙程度相同,故比较1、2两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,得出结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时,根据控制变量法应控制压力大小不变,改变接触面的粗糙程度,故比较2、3两次实验;
(4)由图丙知:2~6s物体做匀速运动,此时物体处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙知此过程的拉力为3N,所以滑动摩擦力为3N;6~8s物体做减速运动,但由于压力的接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为3N,故第7s时,摩擦力为3N;
(5)木块相对地面处于静止状态,受到平衡力的作用,拉力和摩擦力大小相等,方向相反,此时木块受到的摩擦力方向水平向右,弹簧测力计分度值为0.2N,此时示数为2.8N,即拉力为2.8N,故滑动摩擦力为2.8N;改进后,木块与弹簧测力计固定不动,拉动木板运动,该实验设计的优点是:一方面,不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作,另一方面,由于测力计静止便于读数;
(6)木块有七分之一滑出桌面,此时重心仍在桌面上,所以对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度均不变,而摩擦力大小与受力面积无关,所以摩擦力大小仍为2.8N。
【答案】(1)二力平衡;(2)压力大小; (3)2、3; (4)3;(5)水平向右;2.8;不用控制木板做匀速直线运动;(6)2.8。
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