6.4《 探究:滑动摩擦力大小与哪些因素有关》 筑基提能同步分层练习设计(能力提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·淮南期中)如图,木块竖立在小车上,随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是( )
A.木块受向右的摩擦力
B.木块运动速度越大,惯性越大
C.木块对小车的压力是由木块发生形变产生的
D.若车与木块的接触面光滑,当小车突然停止运动时,木块将倾倒
【答案】C
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、蛙向前跳动时,青蛙的运动状态发生了变化,所以青蛙所受合力不为零,不是平衡状态,故A错误;
B、青蛙能向前跳动是因为青蛙受到桌面对青蛙的力,这个力与青蛙对桌面的力是一对相互作用力,大小相等,故B错误;
C、青蛙离开桌面向前跳动的过程中只受到重力和空气阻力的共同作用,故C正确;
D、用手按住青蛙的后部时,桌面对青蛙的支持力要大于青蛙受到的重力,不是一对平衡力,故D错误。
故选: C。
【分析】(1根据物体受到的合力为零时,将会保持静止状态或匀速直线运动状态;
(2)物体间力的作用是相互的;
(3)地面附近的物体都受到重力的作用;(4)根据二力平衡的条件分析。
2.(2024八下·印江月考)如图所示,甲、乙两运动员正在进行的比赛叫押加,押加是我国少数民族体育项目之一,又称大象拔河。比赛中,甲、乙两人通过腿、肩等部位用力拖动布带互拉,以决胜负。下列说法正确的是( )
A.甲运动员所受拉力的施力物体是乙运动员
B.互拉过程中,甲对布带的拉力与乙对布带的拉力始终相等
C.若甲最终取胜,说明地对甲的摩擦力大于地对乙的摩擦力
D.当甲、乙两运动员处于静止状态时,他们对布带的拉力的三要素完全相同
【答案】C
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、布带与运动员直接接触,因此,甲运动员所受拉力的施力物体是布带,故A错误;
B、当甲、乙两运动员处于静止状态时,处于平衡状态,他们对布带的两个拉力大小相同,但作用点不同,方向也不同,因此力的三要素不同,故B错误;
C、互拉过程中,它们的运动状态可能改变,因此受力可能不平衡,则甲对布带的拉力与乙对布带的拉力不一定始终相等,故C错误;
D、能否获胜,取决于人与地面摩擦力的大小,若甲最终取胜,说明地对甲的摩擦力大于地对乙的摩擦力,故D正确。
故选:D。
【分析】根据一对平衡力等大、反向、作用在一条直线上、作用在同一物体上;两人间的拉力大小相等,能否获胜,取决于人与地面摩擦力的大小。根据平衡力和相互作用力的特点等分析答题。
3.如图4.136所示,斜面静止在粗糙的水平地面上,一个小物体恰能沿斜面匀速下滑。若以斜向下方向的力F向下推小物体,使小物体加速下滑,则( )。
A.斜面一定静止,且与地面之间没有摩擦力产生
B.斜面可能静止,且受到地面向右的静摩擦力
C.斜面一定运动,且受到地面向右的摩擦力
D.斜面一定静止,且受到地面向右的静摩擦力
【答案】A
【知识点】摩擦力产生的条件
【解析】【解答】 如下图所示:
物块匀速下滑时,对物块和斜面体整体进行受力分析,受到重力、支持力,假设地面对整体有摩擦力,设为水平向右。根据共点力平衡条件得到摩擦力为零; 若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体,使物体加速下滑时,物体对斜面的压力没有变化,则对斜面的滑动摩擦力也 没有变化,所以斜面体的受力情况没有改变,则地面对斜面体仍没有摩擦力,即斜面体受地面的摩擦力为零,斜面一定静 止。
故选A。
【分析】 物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑时,斜面不受地面的摩擦力作用,分析此时斜面的受力情况。若沿平行于斜面的方 向用力F向下推此物体,使物体加速下滑时,再分析斜面的受力情况,根据物体对斜面的作用有无变化,确定地面对斜面体 有无摩擦。
4.(2023八下·万山月考)小明沿水平方向推箱子前行,推力为 F,如图甲所示。推箱子过程中, 其 F-t 和 v-t 的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断正确的是( )
A.0~3s,箱子受到摩擦力大小为 6N
B.t=5s 时,箱子受到摩擦力大小为 9N
C.3~9s 时,箱子受到的摩擦力先变大后变小
D.9~12s,箱子受到摩擦力大小为 6N
【答案】D
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、由丙图可知,前3s物体速度为零,仍处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力;由乙图可知,物体所受推力为3N,则可知摩擦力也为3N,故A错误; BC、由图丙知9s~12s内,物体做匀速直线运动,速度为1m/s,所受推力和摩擦力一对平衡力,大小相等,由图乙知此时的推力F为6N,摩擦力也为6N,由图乙知3s~6s内,物体做加速运动,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为6N,故t=5s时,箱子受到地面的滑动摩擦力为6N,故B错误;
滑动摩擦力的大小与速度无关,所以3-9s,箱子受到摩擦力大小不变,故C错误;
D、由图丙知9s~12s内,物体做匀速直线运动,速度为1m/s,由图乙知此时的推力F为6N,故D选项正确。
故选: D。
【分析】(1)根据物体静止时,静摩擦力与推力二力平衡,大小相等;
(2)分析各段的运动情况和受力情况,得出结论;当物体运动时,滑动摩擦力是不受推力大小影响的,只有匀速直线运动时,摩擦力与推力二力平衡,大小相等,当物体受到的推力变大或变小时,摩擦力都不变。
5.(2023八下·万山月考)在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,小王小组利用同一长方体木块进行了如图所示的实验,下面有关实验讨论交流的说法正确的是( )
A.摩擦力的测量用到了转换法
B.为了测量方便可以斜向上匀速拉动木块
C.乙、丙两图实验现象比较,说明滑动摩擦力大小与压力大小无关
D.本次实验器材只能研究滑动摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系
【答案】A
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】A、弹簧滑动摩擦力时,滑动摩擦力不能直接测量,是通过测量拉力,间接测量滑动摩擦力,这种方法是转换法,故A正确。
B、当弹簧测力计水平拉动木块在水平面上进行匀速直线运动时,木块受到的水平向右拉力和水平向左的滑动摩擦力是一对平衡力,滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数,如果弹簧测力计斜向上拉,木块受到的拉力和滑动摩擦力不是平衡力,滑动摩擦力大小不等于弹簧测力计示数,故B错误。
C、乙、丙两图,没有控制压力大小不变,也没有控制接触面粗糙程度不变,所以两个实验不能探究滑动摩擦力大小的影响因素,故C错误。
D、实验不但能探究滑动摩擦力跟压力大小关系、接触面粗糙程度关系,还能探究滑动摩擦力跟接触面积的关系,故D错误。故选:A。
【分析】(1)(2)弹簧测力计拉动物体时,弹簧测力计显示拉力大小,当弹簧测力计水平拉动物体在水平面上进行匀速直线运动时,物体受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据平衡力条件判断滑动摩擦力大小。
(3) (4)滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。探究滑动摩擦力跟压力大小的关系时,控制接触面粗糙程度不变。探究滑动摩擦力跟接触面粗糙程度的关系时,控制压力大小不变。
6.(初中物理八年级下学期 第八章 运动和力 综合复习(广西专用))建筑工人用如图所示的装置担提起四块砖。设每块砖重为G,当砖被提起后处于静止时,第二块砖左右两面受到的摩擦力是( )
A.左右两面分别受到大小为0.5G的向上的摩擦力
B.左面受到向上的大小为G的摩擦力,右面受到的摩擦力为零
C.左面受到向上的大小为2G的摩擦力,右面受到向下的大小为G的摩擦力
D.左面受到向上的大小为G的摩擦力,右面受到向下的大小为2G的摩擦力
【答案】B
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力的方向
【解析】【解答】以四块砖为整体作为研究对象,受力分析如,砖静止,由平衡条件可得:
f+f=4G,f=2G。
以第一块砖为研究对象,受力分析如图,同理可得,f=G+f1,f1=f-G=2G-G=G;
物体间力的作用是相互的,第一块砖对第二块砖的摩擦力f1与第二块砖对第一块砖的摩擦f1大小相等方向相反,即f1'=f1=G,方向竖直向上,砖本身所受重力为G,竖直向下,这两个力平衡,故砖右边不可能再受到第三个力,否则就会失去平衡,故第二块砖右边受摩擦力,如图。
故答案为:B
【分析】先以四块砖组成的整体作为研究对象,求第一块砖的摩擦力,再以第一块砖为研究对象,进行受力分析,最后再以第二块砖为研究对象,进行受力分析,由平衡条件得出第二块砖受到的摩擦力。
7.(2019八下·苍溪月考)如图所示,用24N的力F沿水平方向拉滑轮,可使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动.物体B重10N,弹簧测力计的示数恒为5N(不计滑轮、测力计、绳子的重量,滑轮的转轴光滑).下列说法不正确的是( )
A.物体A受到地面的摩擦力是12N
B.物体B所到水平向左的摩擦力是5N
C.水平拉力F的功率是2.4W
D.在2s内绳子对物体A做的功为4.8J
【答案】A
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】解:A、因为F=24N,所以对A的拉力为×24N=12N,弹簧测力计的示数恒为5N,则物体B对A的摩擦力为5N,方向向右,所以地面对A的摩擦力为12N﹣5N=7N,所以A说法错误;
B、B始终静止,所以f=F=5N,B说法正确;
C、P===Fv=24N×0.1m/s=2.4W,所以C说法正确;
D、绳子的拉力是12N,2s物体A移动的距离为s=vt=0.2m/s×2s=0.4m,所以W=Fs=12N×0.4m=4.8J,D说法正确.
故选A.
【分析】A、要判断出A所受的摩擦力,首先根据拉力F和动滑轮的特点,计算出绳子对A的拉力,对A进行受力分析,根据平衡力的特点计算出A受地面的摩擦力;
B、根据平衡力的知识进行分析;
C、根据公式P===Fv计算出拉力F的功率;
D、绳子对物体A做的功即克服物体B和地面的摩擦力做的功.
二、多选题
8.(2024八下·海阳期中)下列关于力的说法中正确的是( )
A.两个不接触的物体之间,可以产生力的作用
B.人沿水平方向推水平地面上的物体,没有推动,此时推力小于摩擦力
C.跳水运动员起跳时,跳板下弯,人对跳板的力大小等于跳板对人的力
D.地面上的木箱必须持续用力推才能不停地前进,说明力是维持物体运动的原因
【答案】A,C
【知识点】力的概念及单位;力的作用效果;力作用的相互性;摩擦力的大小
【解析】【解答】A.不接触的物体间可以产生力的作用,比如两块磁体不接触也存在力的作用,故A正确;
B.人沿水平方向推水平地面上的物体,没有推动,物体受到的推力和摩擦力是平衡力,因此推力等于摩擦力,故B错误;
C.跳水运动员起跳时,跳板向下弯,人对跳板的作用力与跳板对人的作用力是一对相互作用力,大小相等,故C正确;
D.地面上的木箱必须持续用力推才能不停地前进,是因为力是改变物体运动状态的原因,故D错误。
故答案为:AC。
【分析】不接触的物体间可以产生力的作用,没有推动,物体受到的推力和摩擦力大小相等,力是改变物体运动状态的原因。
9.(2024八下·柳州期中)(多选题)如图所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图所示,以下说法正确的是( )
A.4~6秒物体受到的摩擦力是2N
B.2~4秒物体受到的摩擦力是3N
C.0~2秒,物体没有推动,是因为推力小于摩擦力
D.2~4秒,物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍
【答案】A,D
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、由v-t图象可知,4s~6s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力;由F-t图象可知,4s~6s内推力的大小为2N,则物体受到的滑动摩擦力为2N;故A正确。
B、由v-t图象可知,2s~4s内物体做加速直线运动,因压力的大小和接触面的粗糙程度不变,则滑动摩擦力的大小不变,仍等于做匀速直线运动时的摩擦力,为2N,故B错误。
C、由v-t图象可知,0~2s内物体的速度为0,即处于静止状态,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,二力大小相等,即推力等于摩擦力,故C错误。
D、由F-t图象可知,0s~2s内推力的大小为1N,则物体受到的静摩擦力为1N;由B可知,2s~4s物体受到的摩擦力为2N,则2~4秒物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍,故D正确。
故答案为:AD。
【分析】(1)由v-t图象可知,4s~6s内物体运动的速度,由F-t图象读出推力的大小,根据二力平衡条件求出物体受到的滑动摩擦力。
(2)由v-t图象可知,2s~4s内物体运动的速度变化即可判断所处的状态;滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关。
(3)由v-t图象可知,0~2s内物体运动的速度,从而可知物体所处的状态,根据二力平衡条件判断推力和阻力之间的关系。
(4)由F-t图象可得0s~2s内物体受到的静摩擦力,结合B的分析,得出答案。
10.(2024八下·南昌期中)如图甲,小车在水平方向受到两个拉力和的作用。拉力和的大小随时间变化的图像如乙和丙,小车的运动状态随时间变化的图像如图丁,根据图像,下列分析不正确的是( )
A.时,小车受到的摩擦力大小是1N,摩擦力的方向水平向左
B.时,小车受到的摩擦力大小是1.5N,摩擦力方向水平向右
C.在4s到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,小车将做匀速直线运动
D.时和时,小车受到的摩擦力一定相同
【答案】A,C
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力的方向
【解析】【解答】A、由图丁可知,t=1s时,小车的速度为0,处于静止状态,受力平衡,小车受到的合力为0,水平方向上受到向左的拉力F1和向右的拉力F2、静摩擦力的共同作用;由图可知,此时的F1=2N,F2=1N,则静摩擦力为: f1=F1-F2=2N-1N=1N,方向与F2的方向相同,水平向右,故A错误;
B、由v-t图像可知,4s~6s小车做匀速直线运动,处于平衡状态;由图可知,此时 F'1=5N,F'2=3.5N,则滚动摩擦力f'=F'1-F'2= 5N- 3.5N=1.5N,方向与F2的方向相同,水平向右;当t=3s时,F1大于F2,小车向左运动,小车对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则受到的滚动摩擦力不变,仍然为1.5N,摩擦力方向水平向右,故B正确;
C、在4到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,则小车不会受到摩擦力的作用,由于此时的两个拉力不同,受力不平衡,所以小车做变速运动,故C错误;
D、t= 7s时,由图可知,此时的F1''= 0N,F2''= 4N,小车向左运动,小车对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则受到的摩擦力不变,为1.5N,方向向右,因此t=3s时和t=7s时,小车受到的摩擦力相同,故D正确;
故答案为:AC。
【分析】由F-t图像可知第1s时的拉力,由v-t图像可知对应的速度,然后判断出物体的状态,利用平衡条件求出受到的摩擦力。由v-t图像可知,4s~6s小车做匀速直线运动,根据F-t图像得出两个拉力的大小,然后根据力的平衡条件求出摩擦力的大小;滚动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,据此判定t=3s时的摩擦力的大小。桌面光滑,则小车不会受到摩擦力的作用,据此分析。根据两个拉力的大小、摩擦力的大小得出 t=7s时合力的大小。
11.(2024八下·黔东南期中)(多选)如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其和图像分别如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.当时,物体所受摩擦力为1N
B.2-4s内,物体处于平衡状态
C.2-4s内,物体所受摩擦力为3N
D.4-6s内,物体所受的摩擦力为2N
【答案】A,D
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、由乙图可知,前2s物体速度为零,处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力;由乙图可知,前2s物体所受拉力为1N,所以摩擦力也为1N,故A正确。
BCD、由乙图可知,4s~6s内,物体做匀速直线运动,速度为v=4m/s,水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,此时摩擦力等于拉力,f=F=2N;2~4s内,物体所受推力为3N,物体在做加速运动,不是平衡状态,由于压力大小、接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为2N,故BC错误,D正确。
故答案为:AD。
【分析】(1)当物体静止时,静摩擦力与拉力二力平衡,大小相等。
(2)物体做匀速直线运动时,二力平衡,摩擦力等于拉力;当物体滑动时,摩擦力是不受拉力大小影响的,只有匀速直线运动时,摩擦力与拉力二力平衡,大小相等,当物体受到的拉力变大或变小时,摩擦力都不变。
12.如图4.26所示,在水平力F的作用下,所受重力大小为G的物体沿墙F壁匀速下滑,物体与墙之间的动摩擦因数为μ,物体所受摩擦力大小等于( )。
A.μF+G B.μF-G C.μF D.G
【答案】C,D
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力产生的条件
【解析】【解答】A、物体匀速下滑,所以受到平衡力的作用,物体在竖直方向受到重力和摩擦力的作用,所以重力等于摩擦力,由摩擦力公式f=μFn可知,摩擦力等于μF,A错误,B错误,CD正确
综上选CD
【分析】根据运动和力、摩擦力计算判识选项
1、运动和力:物体匀速运动,受到平衡力的作用,所以竖直方向受到重力等于摩擦力
2、摩擦力的计算:公式f=μFn
三、实验填空题
13.(2024八下·海州期中)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,含含设计了如图所示的实验,其中木块A的重力为6N,长木板B重力为14N。
(1)实验过程中,根据 的知识可知,弹簧测力计必须拉着物块沿水平方向做匀速直线运动,才能用弹簧测力计示数表示滑动摩擦力大小;
(2)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 有关;比较 实验,是为了研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;
(3)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,含含得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,此探究过程中存在的问题是 ;
(4)实验后小组交流讨论时发现:在实验中弹簧测力计是在运动过程中读数,误差较大。于是含含又设计了如图戊所示的实验方案,该方案 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板B。
(5)在物理学中,我们把两个物体间的滑动摩擦力与压力的比值称为这两个接触面间的“动摩擦因数”,用符号μ表示。在如图戊所示实验中,木块A与长木板B间的动摩擦因数μ= ,已知长木板B与地面之间的动摩擦因数大小为0.4,若用拉力F将长木块B匀速抽出,则拉力F= N。
【答案】二力平衡;压力大小;乙、丙;没有控制压力相同;不需要;0.3;9.8
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 由二力平衡的知识可知,实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。故该空填” 二力平衡 “;
(2) 由图甲、乙所示实验可知,只有物体间的压力不同,那么可以探究甲、乙所示实验探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。故该空填” 压力大小 “;
探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,需要控制压力相同只改变接触面粗糙程度,故选乙、丙,故该空填” 乙、丙 “;
(3) 探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系时,需要控制压力和接触面的粗糙程度相同,只改变接触面积大小。由图甲、丁所示实验可知,接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同,由于没有控制物体间的压力相同,他的结论是错误的。故该空填” 没有控制压力相同 “;
(4) 由图戊所示实验可知,在用力将木板向左拉出的过程中,此时木块在水平方向上处于静止状态,受弹簧测力计向右的拉力和木板对木块向左的摩擦力一对平衡力,所以弹簧测力计的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小;拉动木板时物块保持不动,物块处于平衡状态,滑动摩擦力等于测力计的拉力,实验时不需要匀速拉动长木板。故该空填”不需要“;
(5) ①由甲图知,物体A的重力:G= 6N,则木块A与长木板间的动摩擦因数大小为:
。故该空填”0.3“;
②已知长木板B与地面之间的动摩擦因数大小为μ2=0.4,在如图戊所示实验中,若用拉力F将木块B匀速抽出,B受到A施加的水平向右的摩擦力fBA=1.8N,及地面施加的水平向右的摩擦力fB地,根据动摩擦因数定义:
fB地=μ2(GA+GB)= 0.4×(6N+14N)=8N
由力的合成,故拉力:
F=fBA+fB地=1.8N+8N=9.8N。
故该空填”9.8“。
【分析】(1)通过弹簧测力计沿水平方向拉物块做匀速直线运动,利用二力平衡得出滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。
(2)根据图片分析甲乙实验中哪个因素不同即可。根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)指出甲、丁实验因未控制压力相同;
(4)根据影响滑动摩擦力大小的因素的知识分析木块A受到滑动摩擦力的大小变化即可;
(5)①根据动摩擦因数的定义解答;
②首先根据上面的公式计算B受到地面的摩擦力,再对B进行受力分析,根据平衡力的知识计算拉力F大小。
14.(2024八下·于都期中) 如图所示,为“研究影响滑动摩擦力大小的因素”;小燕和她的同学进行了以下实验,关于此探究,小燕提出以下猜想:
实验图 甲 乙 丙
接触面 光滑木板 光滑木板 粗糙木板
压力/N 10 1.5 1.5
弹簧测力计示数/N 0.4 0.6 0.8
猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面的面积有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小有关;
猜想三:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
验证猜想二和猜想三的实验数据记录在了上面表格中。请回答下列问题:
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿 方向拉着物块A做 运动,这样做便能测出滑动摩擦力的大小;
(2)为验证猜想一,分别以木块不同侧表面按正确实验方法进行测量,结果弹簧测力计示数均相同;说明滑动摩擦力的大小与受力面积 (选填“有关”或“无关”);
(3)小燕比较如图甲和丙两次实验,得出结论:接触面越粗糙,滑动摩擦力就越大,你认为这样得出结论 (选填“合理”或“不合理”);
(4)为验证猜想二,小燕比较甲、乙两实验,可得结论: 。在下列三个实例中, (填字母)是此结论的应用;
A.自行车的刹车闸 B.滚动轴承 C.加润滑油
(5)上述实验后,小燕针对实验进行的改进,如图所示,好处是可让弹簧测力计示数稳定后在静止状态中读数,在该改进的实验中F沿水平直线拉动下方长木板时 (选填“必须”或“不必”)匀速。
【答案】(1)水平;匀速直线
(2)无关
(3)不合理
(4)接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;A
(5)不必
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 第1、2空、 实验过程中,必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动。这是因为当物体做匀速直线运动时,在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。如果不水平或不匀速直线运动,就无法准确测量滑动摩擦力。故第1空填“ 水平 ”, 第2空填“ 匀速直线 ”;
(2) 第1空、 当以木块不同侧表面进行测量时,虽然受力面积改变但测力计示数相同,这就表明在其他条件相同的情况下,滑动摩擦力的大小与受力面积无关,有力地验证了猜想一。故该空填“ 无关 ”;
(3) 第1空、 在比较甲和丙实验时,除了接触面粗糙程度不同,压力也不同,存在两个变量,所以不能仅根据这两个实验就得出接触面越粗糙滑动摩擦力越大的结论,这样是不合理的,无法确定到底是哪个因素起主要作用。故该空填“ 不合理 ”;
(4) 第1空、 通过比较甲、乙实验,接触面粗糙程度相同,压力不同且压力大的乙实验中滑动摩擦力大,所以得出“接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大”的结论。故该空填“ 接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 ”;
第2空、 自行车的刹车闸通过增大压力来增大摩擦力,符合这个结论;滚动轴承是为了减小摩擦力;加润滑油也是为了减小摩擦力,所以 A 选项正确。故该空填“ A ”;
(5) 第1空、 在改进后的实验中,拉动长木板时不必匀速。因为此时物块始终处于静止状态,不管长木板怎么运动,物块受到的摩擦力大小不变,弹簧测力计示数稳定,这样能更方便地测量滑动摩擦力,避免了难以保证匀速拉动的困难。故该空填“ 不必 ”。
【分析】 明确实验目的是研究影响滑动摩擦力大小的因素。认识到通过让物块做匀速直线运动,利用二力平衡原理来测滑动摩擦力的巧妙方法。通过特定实验操作验证了猜想一,即滑动摩擦力与受力面积无关。理解实验中变量控制的重要性,指出比较甲和丙实验时因变量不唯一而得出结论不合理。接着,从甲和乙实验对比中得出关于压力与滑动摩擦力关系的正确结论,即猜想二成立,并分析实例中哪些体现了该结论。最后,对于改进实验,理解其好处是避免了匀速拉动的操作难度,且能稳定读数,关键在于认识到即使长木板运动状态改变,只要物块静止,摩擦力就不变。
四、简答与计算题
15.(2023八上·渝北期末)某酒店为了提升客人的住宿体验,为客人提供更好更舒适的服务,使用智能送餐机器人实现了无接触主动配送。如图所示,是该酒店智能送餐机器人,空载时质量为,一次最多可以配送的物品(即满载时总质量为),求:
(1)空载时,机器人受到的重力是多少?(取)
(2)满载行驶时,机器人受到的摩擦力是总重力的0.1倍,则受到的摩擦力是多少?
【答案】解:(1)空载时机器人受到的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
(2)机器人满载时受到的重力
G总=m总g=(50kg+30kg)×10N/kg=800N
机器人受到的摩擦力
f=0.1G总=0.1×800N=80N
答:(1)空载时,机器人受到的重力是500N;
(2)满载行驶时,机器人受到的摩擦力是总重力的0.1倍,则受到的摩擦力是80N。
【知识点】重力及其大小的计算;摩擦力产生的条件
【解析】【分析】(1)根据G=mg,计算物体的重力;
(2)利用总质量,计算重力,结合摩擦力和重力关系,计算摩擦力。
16.(2024八下·印江月考)浸湿的玻璃板一端垫高形成斜面,将玻璃杯杯口涂少量的水后(起密封作用)倒扣在玻璃板上,玻璃杯处于静止状态.用点燃的蜡烛在玻璃板下方正对杯口的位置进行加热,如图所示.一段时间后,观察到玻璃杯开始下滑.则产生这种现象的原因是什么?
【答案】加热前,杯子静止,受力平衡,在加热过程中,杯内气体受热膨胀,气压变大,杯子对玻璃板的压力变小,当接触面粗糙程度不变时,杯子所受摩擦力变小,受力不平衡导致玻璃杯下滑。
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】加热前,杯子静止,受力平衡(或合力为零),在加热过程中,杯内气体受热膨胀,气压变大,杯子对玻璃板的压力变小,当接触面粗糙程度不变时,杯子所受摩擦力变小,受力不均衡,导致杯子下滑。
故答案为:加热前,杯子静止,受力平衡(或合力为零),在加热过程中,杯内气体受热膨胀,气压变大,杯子对玻璃板的压力变小,当接触面粗糙程度不变时,杯子所受摩擦力变小,受力不均衡,导致杯子下滑。
【分析】根据将玻璃杯杯口涂少量的水后(起密封作用)倒扣在玻璃板上,受力平衡,玻璃杯处于静止状态,加热后,杯内气压变大,对玻璃的压力变小,受力不均衡,从而杯子下滑。
17.(2023八上·余庆期末)阅读材料,完成下列填空。
推箱子的学问生活中很多人都有这样的经历,当我们推一个比较重的箱子时,箱子很难被推动,于是我们不断增大推力,终于在某一时刻箱子被推动了,这时我们会发现,箱子动起来以后就要稍微好推一些了,这是为什么呢?其实这是因为箱子在这个过程中受了两种摩擦力,当我们推箱子却没有推动时,箱子所受的摩擦力叫静摩擦力,当箱子被推动后,箱子在地面滑动时所受的摩擦力叫滑动摩擦力。
静摩擦力的大小等于我们对箱子施加的推力大小,当我们增大对箱子的推力,箱子所受的静摩擦力也随之增大,但当推力超过一定值的时候,箱子就会开始滑动,这个值也是静摩擦力的最大值,我们把此时的静摩擦力叫做最大静摩擦力,当箱子开始滑动后,箱子所受的摩擦力由静摩擦力转变为滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小取决于物体间的压力大小和接触面的粗糙程度,所以一般是不变的,而滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力,这也是我们将物体推动后会感觉稍微轻松一些的原因。
(1)当我们用力推箱子却没有将箱子推动时,此时箱子受到的摩擦力属于 摩擦力。
(2)某同学用弹簧测力计在水平桌面上慢慢的拉一个小木块,使小木块从静止到做匀速直线运动,弹簧测力计的示数先由增大至,后又变回并保持不变,则在此过程中,木块所受的最大静摩擦力为 。
(3)若在中木块的上方加一个砝码,则要使木块继续匀速运动,弹簧测力计的示数应 选填“大于”、“等于”或“小于”。
【答案】(1)静
(2)
(3)大于
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力的种类
【解析】【解答】
(1)根据材料可知,当我们推箱子却没有推动时,箱子所受的摩擦力叫静摩擦力。故该空填“静”;
(2)当小木块从静止到做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数先由增大至最大值,这个最大值就是最大静摩擦力。后又变回并保持不变,此时木块所受的摩擦力为滑动摩擦力,且滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力。所以答案为最大值4.2N。故该空填“4.2”;
(3)在小木块上加一个砝码后,木块对桌面的压力增大,根据滑动摩擦力的大小取决于物体间的压力大小和接触面的粗糙程度,所以木块所受的滑动摩擦力增大。要使木块继续匀速运动,拉力应等于滑动摩擦力,即弹簧测力计的示数应大于原来的示数。故该空填“大于”。
【分析】阅读理解:仔细阅读题目所给的材料,理解其中的关键概念和原理,例如静摩擦力、滑动摩擦力、最大静摩擦力等。
分析问题:根据题目要求,确定需要求解的问题,例如判断摩擦力的类型、计算摩擦力的大小等。
提取信息:从材料中提取与问题相关的信息,例如不同情况下摩擦力的特点、大小关系等。
运用知识:利用所学的物理知识,结合材料中的信息,进行分析和计算。
得出结论:根据分析和计算的结果,得出结论并填写在答案中。
1 / 16.4《 探究:滑动摩擦力大小与哪些因素有关》 筑基提能同步分层练习设计(能力提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·淮南期中)如图,木块竖立在小车上,随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是( )
A.木块受向右的摩擦力
B.木块运动速度越大,惯性越大
C.木块对小车的压力是由木块发生形变产生的
D.若车与木块的接触面光滑,当小车突然停止运动时,木块将倾倒
2.(2024八下·印江月考)如图所示,甲、乙两运动员正在进行的比赛叫押加,押加是我国少数民族体育项目之一,又称大象拔河。比赛中,甲、乙两人通过腿、肩等部位用力拖动布带互拉,以决胜负。下列说法正确的是( )
A.甲运动员所受拉力的施力物体是乙运动员
B.互拉过程中,甲对布带的拉力与乙对布带的拉力始终相等
C.若甲最终取胜,说明地对甲的摩擦力大于地对乙的摩擦力
D.当甲、乙两运动员处于静止状态时,他们对布带的拉力的三要素完全相同
3.如图4.136所示,斜面静止在粗糙的水平地面上,一个小物体恰能沿斜面匀速下滑。若以斜向下方向的力F向下推小物体,使小物体加速下滑,则( )。
A.斜面一定静止,且与地面之间没有摩擦力产生
B.斜面可能静止,且受到地面向右的静摩擦力
C.斜面一定运动,且受到地面向右的摩擦力
D.斜面一定静止,且受到地面向右的静摩擦力
4.(2023八下·万山月考)小明沿水平方向推箱子前行,推力为 F,如图甲所示。推箱子过程中, 其 F-t 和 v-t 的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断正确的是( )
A.0~3s,箱子受到摩擦力大小为 6N
B.t=5s 时,箱子受到摩擦力大小为 9N
C.3~9s 时,箱子受到的摩擦力先变大后变小
D.9~12s,箱子受到摩擦力大小为 6N
5.(2023八下·万山月考)在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,小王小组利用同一长方体木块进行了如图所示的实验,下面有关实验讨论交流的说法正确的是( )
A.摩擦力的测量用到了转换法
B.为了测量方便可以斜向上匀速拉动木块
C.乙、丙两图实验现象比较,说明滑动摩擦力大小与压力大小无关
D.本次实验器材只能研究滑动摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系
6.(初中物理八年级下学期 第八章 运动和力 综合复习(广西专用))建筑工人用如图所示的装置担提起四块砖。设每块砖重为G,当砖被提起后处于静止时,第二块砖左右两面受到的摩擦力是( )
A.左右两面分别受到大小为0.5G的向上的摩擦力
B.左面受到向上的大小为G的摩擦力,右面受到的摩擦力为零
C.左面受到向上的大小为2G的摩擦力,右面受到向下的大小为G的摩擦力
D.左面受到向上的大小为G的摩擦力,右面受到向下的大小为2G的摩擦力
7.(2019八下·苍溪月考)如图所示,用24N的力F沿水平方向拉滑轮,可使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动.物体B重10N,弹簧测力计的示数恒为5N(不计滑轮、测力计、绳子的重量,滑轮的转轴光滑).下列说法不正确的是( )
A.物体A受到地面的摩擦力是12N
B.物体B所到水平向左的摩擦力是5N
C.水平拉力F的功率是2.4W
D.在2s内绳子对物体A做的功为4.8J
二、多选题
8.(2024八下·海阳期中)下列关于力的说法中正确的是( )
A.两个不接触的物体之间,可以产生力的作用
B.人沿水平方向推水平地面上的物体,没有推动,此时推力小于摩擦力
C.跳水运动员起跳时,跳板下弯,人对跳板的力大小等于跳板对人的力
D.地面上的木箱必须持续用力推才能不停地前进,说明力是维持物体运动的原因
9.(2024八下·柳州期中)(多选题)如图所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图所示,以下说法正确的是( )
A.4~6秒物体受到的摩擦力是2N
B.2~4秒物体受到的摩擦力是3N
C.0~2秒,物体没有推动,是因为推力小于摩擦力
D.2~4秒,物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍
10.(2024八下·南昌期中)如图甲,小车在水平方向受到两个拉力和的作用。拉力和的大小随时间变化的图像如乙和丙,小车的运动状态随时间变化的图像如图丁,根据图像,下列分析不正确的是( )
A.时,小车受到的摩擦力大小是1N,摩擦力的方向水平向左
B.时,小车受到的摩擦力大小是1.5N,摩擦力方向水平向右
C.在4s到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,小车将做匀速直线运动
D.时和时,小车受到的摩擦力一定相同
11.(2024八下·黔东南期中)(多选)如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其和图像分别如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.当时,物体所受摩擦力为1N
B.2-4s内,物体处于平衡状态
C.2-4s内,物体所受摩擦力为3N
D.4-6s内,物体所受的摩擦力为2N
12.如图4.26所示,在水平力F的作用下,所受重力大小为G的物体沿墙F壁匀速下滑,物体与墙之间的动摩擦因数为μ,物体所受摩擦力大小等于( )。
A.μF+G B.μF-G C.μF D.G
三、实验填空题
13.(2024八下·海州期中)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,含含设计了如图所示的实验,其中木块A的重力为6N,长木板B重力为14N。
(1)实验过程中,根据 的知识可知,弹簧测力计必须拉着物块沿水平方向做匀速直线运动,才能用弹簧测力计示数表示滑动摩擦力大小;
(2)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 有关;比较 实验,是为了研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;
(3)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,含含得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,此探究过程中存在的问题是 ;
(4)实验后小组交流讨论时发现:在实验中弹簧测力计是在运动过程中读数,误差较大。于是含含又设计了如图戊所示的实验方案,该方案 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板B。
(5)在物理学中,我们把两个物体间的滑动摩擦力与压力的比值称为这两个接触面间的“动摩擦因数”,用符号μ表示。在如图戊所示实验中,木块A与长木板B间的动摩擦因数μ= ,已知长木板B与地面之间的动摩擦因数大小为0.4,若用拉力F将长木块B匀速抽出,则拉力F= N。
14.(2024八下·于都期中) 如图所示,为“研究影响滑动摩擦力大小的因素”;小燕和她的同学进行了以下实验,关于此探究,小燕提出以下猜想:
实验图 甲 乙 丙
接触面 光滑木板 光滑木板 粗糙木板
压力/N 10 1.5 1.5
弹簧测力计示数/N 0.4 0.6 0.8
猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面的面积有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小有关;
猜想三:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
验证猜想二和猜想三的实验数据记录在了上面表格中。请回答下列问题:
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿 方向拉着物块A做 运动,这样做便能测出滑动摩擦力的大小;
(2)为验证猜想一,分别以木块不同侧表面按正确实验方法进行测量,结果弹簧测力计示数均相同;说明滑动摩擦力的大小与受力面积 (选填“有关”或“无关”);
(3)小燕比较如图甲和丙两次实验,得出结论:接触面越粗糙,滑动摩擦力就越大,你认为这样得出结论 (选填“合理”或“不合理”);
(4)为验证猜想二,小燕比较甲、乙两实验,可得结论: 。在下列三个实例中, (填字母)是此结论的应用;
A.自行车的刹车闸 B.滚动轴承 C.加润滑油
(5)上述实验后,小燕针对实验进行的改进,如图所示,好处是可让弹簧测力计示数稳定后在静止状态中读数,在该改进的实验中F沿水平直线拉动下方长木板时 (选填“必须”或“不必”)匀速。
四、简答与计算题
15.(2023八上·渝北期末)某酒店为了提升客人的住宿体验,为客人提供更好更舒适的服务,使用智能送餐机器人实现了无接触主动配送。如图所示,是该酒店智能送餐机器人,空载时质量为,一次最多可以配送的物品(即满载时总质量为),求:
(1)空载时,机器人受到的重力是多少?(取)
(2)满载行驶时,机器人受到的摩擦力是总重力的0.1倍,则受到的摩擦力是多少?
16.(2024八下·印江月考)浸湿的玻璃板一端垫高形成斜面,将玻璃杯杯口涂少量的水后(起密封作用)倒扣在玻璃板上,玻璃杯处于静止状态.用点燃的蜡烛在玻璃板下方正对杯口的位置进行加热,如图所示.一段时间后,观察到玻璃杯开始下滑.则产生这种现象的原因是什么?
17.(2023八上·余庆期末)阅读材料,完成下列填空。
推箱子的学问生活中很多人都有这样的经历,当我们推一个比较重的箱子时,箱子很难被推动,于是我们不断增大推力,终于在某一时刻箱子被推动了,这时我们会发现,箱子动起来以后就要稍微好推一些了,这是为什么呢?其实这是因为箱子在这个过程中受了两种摩擦力,当我们推箱子却没有推动时,箱子所受的摩擦力叫静摩擦力,当箱子被推动后,箱子在地面滑动时所受的摩擦力叫滑动摩擦力。
静摩擦力的大小等于我们对箱子施加的推力大小,当我们增大对箱子的推力,箱子所受的静摩擦力也随之增大,但当推力超过一定值的时候,箱子就会开始滑动,这个值也是静摩擦力的最大值,我们把此时的静摩擦力叫做最大静摩擦力,当箱子开始滑动后,箱子所受的摩擦力由静摩擦力转变为滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小取决于物体间的压力大小和接触面的粗糙程度,所以一般是不变的,而滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力,这也是我们将物体推动后会感觉稍微轻松一些的原因。
(1)当我们用力推箱子却没有将箱子推动时,此时箱子受到的摩擦力属于 摩擦力。
(2)某同学用弹簧测力计在水平桌面上慢慢的拉一个小木块,使小木块从静止到做匀速直线运动,弹簧测力计的示数先由增大至,后又变回并保持不变,则在此过程中,木块所受的最大静摩擦力为 。
(3)若在中木块的上方加一个砝码,则要使木块继续匀速运动,弹簧测力计的示数应 选填“大于”、“等于”或“小于”。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、蛙向前跳动时,青蛙的运动状态发生了变化,所以青蛙所受合力不为零,不是平衡状态,故A错误;
B、青蛙能向前跳动是因为青蛙受到桌面对青蛙的力,这个力与青蛙对桌面的力是一对相互作用力,大小相等,故B错误;
C、青蛙离开桌面向前跳动的过程中只受到重力和空气阻力的共同作用,故C正确;
D、用手按住青蛙的后部时,桌面对青蛙的支持力要大于青蛙受到的重力,不是一对平衡力,故D错误。
故选: C。
【分析】(1根据物体受到的合力为零时,将会保持静止状态或匀速直线运动状态;
(2)物体间力的作用是相互的;
(3)地面附近的物体都受到重力的作用;(4)根据二力平衡的条件分析。
2.【答案】C
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、布带与运动员直接接触,因此,甲运动员所受拉力的施力物体是布带,故A错误;
B、当甲、乙两运动员处于静止状态时,处于平衡状态,他们对布带的两个拉力大小相同,但作用点不同,方向也不同,因此力的三要素不同,故B错误;
C、互拉过程中,它们的运动状态可能改变,因此受力可能不平衡,则甲对布带的拉力与乙对布带的拉力不一定始终相等,故C错误;
D、能否获胜,取决于人与地面摩擦力的大小,若甲最终取胜,说明地对甲的摩擦力大于地对乙的摩擦力,故D正确。
故选:D。
【分析】根据一对平衡力等大、反向、作用在一条直线上、作用在同一物体上;两人间的拉力大小相等,能否获胜,取决于人与地面摩擦力的大小。根据平衡力和相互作用力的特点等分析答题。
3.【答案】A
【知识点】摩擦力产生的条件
【解析】【解答】 如下图所示:
物块匀速下滑时,对物块和斜面体整体进行受力分析,受到重力、支持力,假设地面对整体有摩擦力,设为水平向右。根据共点力平衡条件得到摩擦力为零; 若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体,使物体加速下滑时,物体对斜面的压力没有变化,则对斜面的滑动摩擦力也 没有变化,所以斜面体的受力情况没有改变,则地面对斜面体仍没有摩擦力,即斜面体受地面的摩擦力为零,斜面一定静 止。
故选A。
【分析】 物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑时,斜面不受地面的摩擦力作用,分析此时斜面的受力情况。若沿平行于斜面的方 向用力F向下推此物体,使物体加速下滑时,再分析斜面的受力情况,根据物体对斜面的作用有无变化,确定地面对斜面体 有无摩擦。
4.【答案】D
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、由丙图可知,前3s物体速度为零,仍处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力;由乙图可知,物体所受推力为3N,则可知摩擦力也为3N,故A错误; BC、由图丙知9s~12s内,物体做匀速直线运动,速度为1m/s,所受推力和摩擦力一对平衡力,大小相等,由图乙知此时的推力F为6N,摩擦力也为6N,由图乙知3s~6s内,物体做加速运动,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为6N,故t=5s时,箱子受到地面的滑动摩擦力为6N,故B错误;
滑动摩擦力的大小与速度无关,所以3-9s,箱子受到摩擦力大小不变,故C错误;
D、由图丙知9s~12s内,物体做匀速直线运动,速度为1m/s,由图乙知此时的推力F为6N,故D选项正确。
故选: D。
【分析】(1)根据物体静止时,静摩擦力与推力二力平衡,大小相等;
(2)分析各段的运动情况和受力情况,得出结论;当物体运动时,滑动摩擦力是不受推力大小影响的,只有匀速直线运动时,摩擦力与推力二力平衡,大小相等,当物体受到的推力变大或变小时,摩擦力都不变。
5.【答案】A
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】A、弹簧滑动摩擦力时,滑动摩擦力不能直接测量,是通过测量拉力,间接测量滑动摩擦力,这种方法是转换法,故A正确。
B、当弹簧测力计水平拉动木块在水平面上进行匀速直线运动时,木块受到的水平向右拉力和水平向左的滑动摩擦力是一对平衡力,滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数,如果弹簧测力计斜向上拉,木块受到的拉力和滑动摩擦力不是平衡力,滑动摩擦力大小不等于弹簧测力计示数,故B错误。
C、乙、丙两图,没有控制压力大小不变,也没有控制接触面粗糙程度不变,所以两个实验不能探究滑动摩擦力大小的影响因素,故C错误。
D、实验不但能探究滑动摩擦力跟压力大小关系、接触面粗糙程度关系,还能探究滑动摩擦力跟接触面积的关系,故D错误。故选:A。
【分析】(1)(2)弹簧测力计拉动物体时,弹簧测力计显示拉力大小,当弹簧测力计水平拉动物体在水平面上进行匀速直线运动时,物体受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据平衡力条件判断滑动摩擦力大小。
(3) (4)滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。探究滑动摩擦力跟压力大小的关系时,控制接触面粗糙程度不变。探究滑动摩擦力跟接触面粗糙程度的关系时,控制压力大小不变。
6.【答案】B
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力的方向
【解析】【解答】以四块砖为整体作为研究对象,受力分析如,砖静止,由平衡条件可得:
f+f=4G,f=2G。
以第一块砖为研究对象,受力分析如图,同理可得,f=G+f1,f1=f-G=2G-G=G;
物体间力的作用是相互的,第一块砖对第二块砖的摩擦力f1与第二块砖对第一块砖的摩擦f1大小相等方向相反,即f1'=f1=G,方向竖直向上,砖本身所受重力为G,竖直向下,这两个力平衡,故砖右边不可能再受到第三个力,否则就会失去平衡,故第二块砖右边受摩擦力,如图。
故答案为:B
【分析】先以四块砖组成的整体作为研究对象,求第一块砖的摩擦力,再以第一块砖为研究对象,进行受力分析,最后再以第二块砖为研究对象,进行受力分析,由平衡条件得出第二块砖受到的摩擦力。
7.【答案】A
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】解:A、因为F=24N,所以对A的拉力为×24N=12N,弹簧测力计的示数恒为5N,则物体B对A的摩擦力为5N,方向向右,所以地面对A的摩擦力为12N﹣5N=7N,所以A说法错误;
B、B始终静止,所以f=F=5N,B说法正确;
C、P===Fv=24N×0.1m/s=2.4W,所以C说法正确;
D、绳子的拉力是12N,2s物体A移动的距离为s=vt=0.2m/s×2s=0.4m,所以W=Fs=12N×0.4m=4.8J,D说法正确.
故选A.
【分析】A、要判断出A所受的摩擦力,首先根据拉力F和动滑轮的特点,计算出绳子对A的拉力,对A进行受力分析,根据平衡力的特点计算出A受地面的摩擦力;
B、根据平衡力的知识进行分析;
C、根据公式P===Fv计算出拉力F的功率;
D、绳子对物体A做的功即克服物体B和地面的摩擦力做的功.
8.【答案】A,C
【知识点】力的概念及单位;力的作用效果;力作用的相互性;摩擦力的大小
【解析】【解答】A.不接触的物体间可以产生力的作用,比如两块磁体不接触也存在力的作用,故A正确;
B.人沿水平方向推水平地面上的物体,没有推动,物体受到的推力和摩擦力是平衡力,因此推力等于摩擦力,故B错误;
C.跳水运动员起跳时,跳板向下弯,人对跳板的作用力与跳板对人的作用力是一对相互作用力,大小相等,故C正确;
D.地面上的木箱必须持续用力推才能不停地前进,是因为力是改变物体运动状态的原因,故D错误。
故答案为:AC。
【分析】不接触的物体间可以产生力的作用,没有推动,物体受到的推力和摩擦力大小相等,力是改变物体运动状态的原因。
9.【答案】A,D
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、由v-t图象可知,4s~6s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力;由F-t图象可知,4s~6s内推力的大小为2N,则物体受到的滑动摩擦力为2N;故A正确。
B、由v-t图象可知,2s~4s内物体做加速直线运动,因压力的大小和接触面的粗糙程度不变,则滑动摩擦力的大小不变,仍等于做匀速直线运动时的摩擦力,为2N,故B错误。
C、由v-t图象可知,0~2s内物体的速度为0,即处于静止状态,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,二力大小相等,即推力等于摩擦力,故C错误。
D、由F-t图象可知,0s~2s内推力的大小为1N,则物体受到的静摩擦力为1N;由B可知,2s~4s物体受到的摩擦力为2N,则2~4秒物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍,故D正确。
故答案为:AD。
【分析】(1)由v-t图象可知,4s~6s内物体运动的速度,由F-t图象读出推力的大小,根据二力平衡条件求出物体受到的滑动摩擦力。
(2)由v-t图象可知,2s~4s内物体运动的速度变化即可判断所处的状态;滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关。
(3)由v-t图象可知,0~2s内物体运动的速度,从而可知物体所处的状态,根据二力平衡条件判断推力和阻力之间的关系。
(4)由F-t图象可得0s~2s内物体受到的静摩擦力,结合B的分析,得出答案。
10.【答案】A,C
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力的方向
【解析】【解答】A、由图丁可知,t=1s时,小车的速度为0,处于静止状态,受力平衡,小车受到的合力为0,水平方向上受到向左的拉力F1和向右的拉力F2、静摩擦力的共同作用;由图可知,此时的F1=2N,F2=1N,则静摩擦力为: f1=F1-F2=2N-1N=1N,方向与F2的方向相同,水平向右,故A错误;
B、由v-t图像可知,4s~6s小车做匀速直线运动,处于平衡状态;由图可知,此时 F'1=5N,F'2=3.5N,则滚动摩擦力f'=F'1-F'2= 5N- 3.5N=1.5N,方向与F2的方向相同,水平向右;当t=3s时,F1大于F2,小车向左运动,小车对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则受到的滚动摩擦力不变,仍然为1.5N,摩擦力方向水平向右,故B正确;
C、在4到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,则小车不会受到摩擦力的作用,由于此时的两个拉力不同,受力不平衡,所以小车做变速运动,故C错误;
D、t= 7s时,由图可知,此时的F1''= 0N,F2''= 4N,小车向左运动,小车对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则受到的摩擦力不变,为1.5N,方向向右,因此t=3s时和t=7s时,小车受到的摩擦力相同,故D正确;
故答案为:AC。
【分析】由F-t图像可知第1s时的拉力,由v-t图像可知对应的速度,然后判断出物体的状态,利用平衡条件求出受到的摩擦力。由v-t图像可知,4s~6s小车做匀速直线运动,根据F-t图像得出两个拉力的大小,然后根据力的平衡条件求出摩擦力的大小;滚动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,据此判定t=3s时的摩擦力的大小。桌面光滑,则小车不会受到摩擦力的作用,据此分析。根据两个拉力的大小、摩擦力的大小得出 t=7s时合力的大小。
11.【答案】A,D
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】A、由乙图可知,前2s物体速度为零,处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力;由乙图可知,前2s物体所受拉力为1N,所以摩擦力也为1N,故A正确。
BCD、由乙图可知,4s~6s内,物体做匀速直线运动,速度为v=4m/s,水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,此时摩擦力等于拉力,f=F=2N;2~4s内,物体所受推力为3N,物体在做加速运动,不是平衡状态,由于压力大小、接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为2N,故BC错误,D正确。
故答案为:AD。
【分析】(1)当物体静止时,静摩擦力与拉力二力平衡,大小相等。
(2)物体做匀速直线运动时,二力平衡,摩擦力等于拉力;当物体滑动时,摩擦力是不受拉力大小影响的,只有匀速直线运动时,摩擦力与拉力二力平衡,大小相等,当物体受到的拉力变大或变小时,摩擦力都不变。
12.【答案】C,D
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力产生的条件
【解析】【解答】A、物体匀速下滑,所以受到平衡力的作用,物体在竖直方向受到重力和摩擦力的作用,所以重力等于摩擦力,由摩擦力公式f=μFn可知,摩擦力等于μF,A错误,B错误,CD正确
综上选CD
【分析】根据运动和力、摩擦力计算判识选项
1、运动和力:物体匀速运动,受到平衡力的作用,所以竖直方向受到重力等于摩擦力
2、摩擦力的计算:公式f=μFn
13.【答案】二力平衡;压力大小;乙、丙;没有控制压力相同;不需要;0.3;9.8
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 由二力平衡的知识可知,实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。故该空填” 二力平衡 “;
(2) 由图甲、乙所示实验可知,只有物体间的压力不同,那么可以探究甲、乙所示实验探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。故该空填” 压力大小 “;
探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,需要控制压力相同只改变接触面粗糙程度,故选乙、丙,故该空填” 乙、丙 “;
(3) 探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系时,需要控制压力和接触面的粗糙程度相同,只改变接触面积大小。由图甲、丁所示实验可知,接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同,由于没有控制物体间的压力相同,他的结论是错误的。故该空填” 没有控制压力相同 “;
(4) 由图戊所示实验可知,在用力将木板向左拉出的过程中,此时木块在水平方向上处于静止状态,受弹簧测力计向右的拉力和木板对木块向左的摩擦力一对平衡力,所以弹簧测力计的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小;拉动木板时物块保持不动,物块处于平衡状态,滑动摩擦力等于测力计的拉力,实验时不需要匀速拉动长木板。故该空填”不需要“;
(5) ①由甲图知,物体A的重力:G= 6N,则木块A与长木板间的动摩擦因数大小为:
。故该空填”0.3“;
②已知长木板B与地面之间的动摩擦因数大小为μ2=0.4,在如图戊所示实验中,若用拉力F将木块B匀速抽出,B受到A施加的水平向右的摩擦力fBA=1.8N,及地面施加的水平向右的摩擦力fB地,根据动摩擦因数定义:
fB地=μ2(GA+GB)= 0.4×(6N+14N)=8N
由力的合成,故拉力:
F=fBA+fB地=1.8N+8N=9.8N。
故该空填”9.8“。
【分析】(1)通过弹簧测力计沿水平方向拉物块做匀速直线运动,利用二力平衡得出滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。
(2)根据图片分析甲乙实验中哪个因素不同即可。根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)指出甲、丁实验因未控制压力相同;
(4)根据影响滑动摩擦力大小的因素的知识分析木块A受到滑动摩擦力的大小变化即可;
(5)①根据动摩擦因数的定义解答;
②首先根据上面的公式计算B受到地面的摩擦力,再对B进行受力分析,根据平衡力的知识计算拉力F大小。
14.【答案】(1)水平;匀速直线
(2)无关
(3)不合理
(4)接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;A
(5)不必
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 第1、2空、 实验过程中,必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动。这是因为当物体做匀速直线运动时,在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。如果不水平或不匀速直线运动,就无法准确测量滑动摩擦力。故第1空填“ 水平 ”, 第2空填“ 匀速直线 ”;
(2) 第1空、 当以木块不同侧表面进行测量时,虽然受力面积改变但测力计示数相同,这就表明在其他条件相同的情况下,滑动摩擦力的大小与受力面积无关,有力地验证了猜想一。故该空填“ 无关 ”;
(3) 第1空、 在比较甲和丙实验时,除了接触面粗糙程度不同,压力也不同,存在两个变量,所以不能仅根据这两个实验就得出接触面越粗糙滑动摩擦力越大的结论,这样是不合理的,无法确定到底是哪个因素起主要作用。故该空填“ 不合理 ”;
(4) 第1空、 通过比较甲、乙实验,接触面粗糙程度相同,压力不同且压力大的乙实验中滑动摩擦力大,所以得出“接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大”的结论。故该空填“ 接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 ”;
第2空、 自行车的刹车闸通过增大压力来增大摩擦力,符合这个结论;滚动轴承是为了减小摩擦力;加润滑油也是为了减小摩擦力,所以 A 选项正确。故该空填“ A ”;
(5) 第1空、 在改进后的实验中,拉动长木板时不必匀速。因为此时物块始终处于静止状态,不管长木板怎么运动,物块受到的摩擦力大小不变,弹簧测力计示数稳定,这样能更方便地测量滑动摩擦力,避免了难以保证匀速拉动的困难。故该空填“ 不必 ”。
【分析】 明确实验目的是研究影响滑动摩擦力大小的因素。认识到通过让物块做匀速直线运动,利用二力平衡原理来测滑动摩擦力的巧妙方法。通过特定实验操作验证了猜想一,即滑动摩擦力与受力面积无关。理解实验中变量控制的重要性,指出比较甲和丙实验时因变量不唯一而得出结论不合理。接着,从甲和乙实验对比中得出关于压力与滑动摩擦力关系的正确结论,即猜想二成立,并分析实例中哪些体现了该结论。最后,对于改进实验,理解其好处是避免了匀速拉动的操作难度,且能稳定读数,关键在于认识到即使长木板运动状态改变,只要物块静止,摩擦力就不变。
15.【答案】解:(1)空载时机器人受到的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
(2)机器人满载时受到的重力
G总=m总g=(50kg+30kg)×10N/kg=800N
机器人受到的摩擦力
f=0.1G总=0.1×800N=80N
答:(1)空载时,机器人受到的重力是500N;
(2)满载行驶时,机器人受到的摩擦力是总重力的0.1倍,则受到的摩擦力是80N。
【知识点】重力及其大小的计算;摩擦力产生的条件
【解析】【分析】(1)根据G=mg,计算物体的重力;
(2)利用总质量,计算重力,结合摩擦力和重力关系,计算摩擦力。
16.【答案】加热前,杯子静止,受力平衡,在加热过程中,杯内气体受热膨胀,气压变大,杯子对玻璃板的压力变小,当接触面粗糙程度不变时,杯子所受摩擦力变小,受力不平衡导致玻璃杯下滑。
【知识点】摩擦力的大小
【解析】【解答】加热前,杯子静止,受力平衡(或合力为零),在加热过程中,杯内气体受热膨胀,气压变大,杯子对玻璃板的压力变小,当接触面粗糙程度不变时,杯子所受摩擦力变小,受力不均衡,导致杯子下滑。
故答案为:加热前,杯子静止,受力平衡(或合力为零),在加热过程中,杯内气体受热膨胀,气压变大,杯子对玻璃板的压力变小,当接触面粗糙程度不变时,杯子所受摩擦力变小,受力不均衡,导致杯子下滑。
【分析】根据将玻璃杯杯口涂少量的水后(起密封作用)倒扣在玻璃板上,受力平衡,玻璃杯处于静止状态,加热后,杯内气压变大,对玻璃的压力变小,受力不均衡,从而杯子下滑。
17.【答案】(1)静
(2)
(3)大于
【知识点】摩擦力的大小;摩擦力的种类
【解析】【解答】
(1)根据材料可知,当我们推箱子却没有推动时,箱子所受的摩擦力叫静摩擦力。故该空填“静”;
(2)当小木块从静止到做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数先由增大至最大值,这个最大值就是最大静摩擦力。后又变回并保持不变,此时木块所受的摩擦力为滑动摩擦力,且滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力。所以答案为最大值4.2N。故该空填“4.2”;
(3)在小木块上加一个砝码后,木块对桌面的压力增大,根据滑动摩擦力的大小取决于物体间的压力大小和接触面的粗糙程度,所以木块所受的滑动摩擦力增大。要使木块继续匀速运动,拉力应等于滑动摩擦力,即弹簧测力计的示数应大于原来的示数。故该空填“大于”。
【分析】阅读理解:仔细阅读题目所给的材料,理解其中的关键概念和原理,例如静摩擦力、滑动摩擦力、最大静摩擦力等。
分析问题:根据题目要求,确定需要求解的问题,例如判断摩擦力的类型、计算摩擦力的大小等。
提取信息:从材料中提取与问题相关的信息,例如不同情况下摩擦力的特点、大小关系等。
运用知识:利用所学的物理知识,结合材料中的信息,进行分析和计算。
得出结论:根据分析和计算的结果,得出结论并填写在答案中。
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