人教版八年级下册第八章 运动和力综合与测试课后作业题
展开第八章 运动和力
基础过关卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2.回答第I卷时,选出每小题答案后,将答案填在选择题上方的答题表中。
3.回答第II卷时,将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷(选择题 共32分)
一、选择题(每小题2分,共32分,只有一个选项符合题意)
1.下列有关牛顿第一定律的叙述正确的是( )
A.牛顿第一定律是直接由实验得出的
B.牛顿第一定律是没有事实依据凭空想象的
C.牛顿第一定律是牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括出来的一条重要规律
D.牛顿第一定律认为物体没有惯性
解:
A、B、C、“一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态”﹣﹣牛顿第一定律。由于没有不受力的物体,所以牛顿第一定律无法用实验直接验证,但是在大量实验的基础上,牛顿总结概括前人的研究成果得到的一条重要规律。选项A、B均错误,选项C正确;
D、一切物体在任何时候都具有惯性。此选项错误。
故选:C。
2.下列受力情况中,物体可以保持平衡状态的是( )
A. B.
C. D.
解:
A、图中两个力没有作用在同一条直线上,不是平衡力,物体不会保持平衡状态;故A错误;
B、图中两个力大小不相等,不是平衡力,物体不会保持平衡状态;故B错误;
C、图中两个力没有作用在同一物体上,不是平衡力,物体不会保持平衡状态;故C错误;
D、图中两个力符合二力平衡的4个条件,是一对平衡力,物体会保持平衡状态;故D正确。
故选:D。
3.如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至A点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,不计摩擦,小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时,细线恰好断开,则小球将( )
A.在B点保持静止 B.沿BE方向运动
C.沿BC方向运动 D.沿BD方向运动
解:由于小球被静止释放,不计摩擦,它可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时,小球速度恰好为零,此时若细线恰好断开,则小球只受重力作用而竖直下落。所以,将沿BE方向运动。
故选:B。
4.直升机沿竖直方向匀速升空时,在竖直方向上受到升力F、重力G和阻力f,下面关于这三个力的关系式正确的是( )
A.F>G+f B.F<G﹣f C.F=G+f D.F=G﹣f
解:直升机沿竖直方向匀速升空时,处于平衡状态,所以受到的是平衡力。由题意知,直升机在竖直方向上受到升力F、重力G和阻力f,其中升力F竖直向上。重力G和阻力f都竖直向下,则三者的关系是F=G+f。
故选:C。
5.关于惯性,下列四个现象中对应的说明错误的是( )
A.拍打刚晒过的被子,灰尘脱落,说明灰尘有惯性
B.汽车紧急刹车,车上的人会向前倾,说明车有惯性
C.箭离开弓弦后,仍能向前飞行,说明箭有惯性
D.手握锤柄在地面上撞击几下,锤头就能紧套在锤柄上,说明锤头有惯性
解:
A、用力拍打被子,被子运动,而灰尘由于惯性要保持原来的静止状态,所以灰尘就和被子分离了,利用了灰尘的惯性,故A正确;
B、汽车急刹车时,人由于惯性仍然保持原来的运动状态,因此人会向前倾,这说明人有惯性,故B错误;
C、箭离开弓弦后,仍能向前飞行,是因为箭具有惯性,故C正确;
D、把锤柄在地面上撞击,当锤柄遇到地面停下后,锤头因为惯性,继续保持运动状态,所以能紧紧地套在锤柄上,是利用了锤头的惯性,故D正确。
故选:B。
6.如图(a)所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其作直线运动。两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图(b)中的图线甲、乙,两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,则( )
A.F1可能大于F2 B.F1可能小于F2
C.F1一定大于F2 D.F1一定等于F2
解:由图中可知,木块两次都进行匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2;
故选:D。
7.如图是用力F把一木块静止压在墙面上的示意图,以下受力分析的说法
①手对木块的压力和墙对木块的弹力是一对平衡力
②手对木块的压力和木块的重力是一对平衡力
③木块受到的摩擦力和木块的重力是一对平衡力
④手对木块的压力和木块对手的弹力是一对平衡力
上述表述中正确的是( )
A.只有②正确 B.只有④正确 C.只有③④正确 D.只有①③正确
解:
①手对木块的压力和墙对木块的弹力符合二力平衡的条件,是一对平衡力;
②手对木块的压力和木块的重力不在同一直线上,不是一对平衡力;
③木块受到的摩擦力和木块的重力满足二力平衡的条件,是一对平衡力;
④手对木块的压力和木块对手的弹力是一对相互作用力,不是平衡力。
故选:D。
8.关于平衡力和相互作用力,下列说法正确的是( )
A.物体受平衡力作用时,运动状态可能会改变
B.静止在地面上的物体所受的重力和它对地面的压力是一对相互作用力
C.拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
D.跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的力和跳板对他的力是一对平衡力
解:A、物体在平衡力作用下,处于静止状态或匀速直线运动状态,所以运动状态一定不变,故A错误;
B、静止在地面上的物体所受的重力和它对地球的吸引力是一对相互作用力,故B错误;
C、拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力,是相互作用力大小相等,故C正确;
D、跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的力和跳板对他的力是一对相互作用力,故D错误。
故选:C。
9.每年都有一大批丹顶鹤从北方迁徙到我市滩涂越冬,如图所示,一只丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,此过程中,空气对它作用力的方向( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.与运动方向相同 D.与运动方向相反
解:
丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,处于平衡状态,则丹顶鹤的重力和空气对它的作用力是一对平衡力;因为重力方向始终竖直向下,故空气对它的作用力竖直向上。
故选:A。
10.小华同学在科技馆观摩自行车走钢丝表演后回家做了一个模型,如图所示,下列说法正确的是( )
A.自行车的重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
B.自行车和所挂物体总重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
C.自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
D.自行车对绳的压力与钩码的重力是一对平衡力
解:
A、钢丝对自行车的支持力等于自行车和所挂物体的重力的和,不等于自行车的重力,不是一对平衡力,故A错误;
B、自行车和所挂物体总重力与钢丝对自行车的支持力满足二力平衡的四个条件,是一对平衡力,故B正确;
C、自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D、自行车对绳的压力与钩码的重力没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:B。
11.一物块沿斜面匀速下滑,如图关于该物块受力的示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
解:物体沿斜面匀速下滑,对物体进行受力分析可知,物体受到地球施加的重力G,方向竖直向下;还受到斜面施加的支持力F,方向垂直于接触面向上;以及沿斜面向上的摩擦力。故A图缺少摩擦力,而且支持力没有与斜面垂直,B图缺少摩擦力,C图重力方向正确,摩擦力方向错误,故只有D正确。
故选:D。
12.如图所示,在同一水平面上,有表面粗糙程度相同、质量不同(mp<mQ)的两个木块,按照甲、乙、丙、丁四种方式放置,分别在水平力F1,F2,F3和F4的作用下,做匀速直线运动,则下列关系式正确的是( )
A.F1>F2 B.F3=F4 C.F3>F4 D.F 2>F3
解:
摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,两个影响因素不变,摩擦力不变。
A、表面粗糙程度相同、质量不同,甲、乙两图中,
因为mp<mQ,
所以Gp<GQ,
所以F1<F2,故A错误;
BC、丙、丁实验在压力大小和接触面的粗糙程度不变时,改变了接触面积的大小,摩擦力不变,故B正确,C错误。
D、表面粗糙程度相同、质量不同,乙、丙两图中,
GQ<GQ+Gp,
所以F2<F3,故D错误;
故选:B。
13.教室的门关不紧,常被风吹开。小明在门与门框之间塞入硬纸片后,门就不易被风吹开了。下列解释合理的是( )
A.门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B.门没被吹开是因为风吹门的力小于摩擦力
C.塞入硬纸片是通过增大压力来增大摩擦
D.塞入硬纸片是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦
解:
A、被风吹开是因为门的滑动摩擦力很小,很容易克服摩擦将门吹开;故A错误;
B、门相当于一个杠杆,门没被吹开,说明杠杆处于平衡状态,风吹门的力也可能大于或等于摩擦力,故B错误;
CD、塞入硬纸片后,使门与门框之间的压力增大,因此是通过增大压力来增大摩擦;故C正确,D错误。
故选:C。
14.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F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B所受摩擦力大小均为F
B.甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力大小均为F
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0,物体B受到的摩擦力为F
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为F,物体B受到的摩擦力为0
解:
AC、甲图,AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,B不受摩擦力的作用,故AC错误;
B、以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,则f=F,两种情况下A受到的摩擦力相等,故B正确;
D、由B分析知,乙图A受到的摩擦力为F;以B为研究对象,B做匀速运动,所以受平衡力,因此B水平方向除受拉力F作用,还受水平向左的摩擦力作用,故D错误。
故选:B。
15.如图甲所示,是小英“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验,开始实验时她控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图乙所示,木块速度随时间变化的图象如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.0~2s时,木块保持静止
B.2~6s时,木块受的摩擦力为0N
C.第1s时木块受到的摩擦力为4N
D.第7s时木块受到的摩擦力为3N
解:
A、由图丙知,0~2s时,木块做加速运动,A错误;
B、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;B错误;
CD、0~2s时,木块做加速运动,因压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,故第1s受到的摩擦力也为3N,故C错误;
6~8s物体做减速运动,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,仍为3N,故第7s时,摩擦力为3N;故D正确。
故选:D。
16.如图,一个木块A放在长木板B上,弹簧一端接A,另一端固定在墙壁上,长木板B放在水平地面上。现使水平拉力F逐渐增大,当水平拉力F增大到15牛时,弹簧恰好开始变长,当拉力F为20牛时,弹簧长度不再增加,并且此时长木板B以速度v匀速运动。以下判断错误的是( )
A.当拉力F为10牛时,A的摩擦力为0牛
B.当拉力F为20牛时,A受到的摩擦力方向水平向左,为5牛
C.当拉力F为25牛时,B开始做加速运动,B与地面之间的摩擦力增加为20N
D.若A的质量增加,则水平拉力F要大于15N,弹簧才会恰好开始变长
解:
(1)当水平拉力F为15N时,弹簧恰好开始变长,说明木板开始向左运动,当拉力F为10N时,木板处于静止状态,受到平衡力作用,所以B受到的摩擦力为10N,木块A为木板B没有相对运动的趋势,所以A的摩擦力为0,故A正确;
(2)当水平拉力F为15N时,弹簧恰好开始变长,说明木板开始向左运动,此时木板B受到水平地面的摩擦力为15N;
当拉力F为20N时,弹簧长度不再增加,并且此时长木板B以速度v匀速运动,说明B受到的地面的向右的摩擦力、木块A向右的摩擦力和向左拉力平衡,
所以F=fA+f地,则fA=F﹣f地=20N﹣15N=5N,方向向右,A受到B的摩擦力与B受到A的摩擦力为相互作用的力,所以A受到的摩擦力方向向左,大小为5N,故B正确。
(3)影响摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度,当拉力F为25牛时,B开始做加速运动,B对地面的压力不变,故地面之间的摩擦力不变,仍为15N,故C错误;
(4)若A的质量增加,压力增加,摩擦力变大,则水平拉力F要大于15N,弹簧才会恰好开始变长,故D正确。
故选:C。
第II卷(非选择题 共68分)
二、填空题(每空1分,共19分)
17.北京和张家口将在2022年联合举办冬奥会。冰壶是比赛项目之一,冰壶比赛冰壶的最上面覆盖着一层特制的微小颗粒。如图所示,一名队员将冰壶掷出后,另外两名队员用冰刷刷冰面。目的是为了 减小 冰壶与冰面之间的摩擦, 增大 冰壶滑行的距离。(两空都选填“增大”或“减小”)
解:
两名队员用冰刷刷冰面的过程中,因摩擦生热使得部分冰面熔化产生水,减小了接触面的粗糙程度,从而减小了冰壶与冰面之间的摩擦,增大冰壶滑行的距离。
故答案为:减小;增大。
18.山体滑坡是一种强降雨天气极易发生的自然灾害,强降雨时,由于雨水浸入,有些本来不够稳固的山体的不同地质层(板块)之间摩擦力 变小 ,部分山体在 重力 的作用下向下滑动而导致山体滑坡。
解:强降雨时,由于雨水浸入,有些本来不够稳固的山体的不同地质层(板块)之间渗入水,使得接触面变光滑,摩擦力变小,部分山体在重力的作用下向下滑动而导致山体滑坡。
故答案为:变小;重力。
19.如图所示,拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动,小球到达A点和B点时均处于 非平衡 状态(选填“平衡”或“非平衡”),你判断的依据是 小球受到的重力和绳子对它的拉力不在同一直线 。
解:
当小球到达A点和B点时,小球处于单摆的最高点,这时虽处于静止状态,但小球受到的重力和绳子对它的拉力不在同一直线,不是平衡力,小球会在非平衡力的作用下,立即改变小球的运动状态;所以小球在到达A点时,小球处于非平衡状态。
故答案为:非平衡;小球受到的重力和绳子对它的拉力不在同一直线。
20.如图所示,在两个大小相等的力F1和F2的作用下,质量为m的木块可在两长板之间以v的速度匀速向下滑落,如果保持两力F1和F2的大小方向不变,能使木块 m以3v的速度匀速向上滑动,那么木块向上的推力应是 2mg 。(用题目中提供的物理量表示)
解:木块的受到的重力为:G=mg,
在竖直方向,当木块在两个力的作用下匀速下滑时,
由二力平衡条件可知:
重力和摩擦力是平衡力,
所以,木块受到的摩擦力大小为f=G=mg,方向为:竖直向上;
当木块在两个力的作用下匀速上升时,
由二力平衡条件可知:
向上的推力与物体向下的重力、向下摩擦力的合力是平衡力,
F=G+f′
由影响滑动摩擦大小的因素可知:
匀速向上和匀速向下运动时,两个对物体的压力、接触面的粗糙程度不变;
所以f=f′,
则F=G+f=2G=2mg。
故答案为:2mg。
21.如图所示,汽车“漂移”是一项高难度汽车表演。当汽车在水平地面上疾驶时,车对地面的压力和地面对车的支持力 不是 (填“是”或“不是”)一对平衡力,此时突然刹车,由于汽车具有 惯性 仍继续向前运动。同时转动方向盘,地面对汽车的摩擦力改变了汽车的 运动状态 ,导致汽车急转弯发生“漂移”。假设汽车“漂移”过程中,所有的力突然都消失,汽车将 B (选填序号:A.立刻停止;B.做匀速直线运动;C.继续“漂移”)
解:(1)当汽车在水平地面上疾驶时,汽车上方气体流速快、压强小,下方流速慢、压强大,根据F=ps可知,汽车受到向上的托力;对汽车受力分析可知,受竖直向上的支持力和空气的托力、竖直向下的重力,根据力的平衡条件可知,车对地面的压力和地面对车的支持力大小不相等,并且也不作用在一个物体上,故二力不是一对平衡力。
(2)此时突然刹车,由于惯性汽车仍要向前运动,同时转动方向盘,汽车急转弯,这是摩擦力改变了汽车的运动状态;
假设汽车“漂移”过程中,所有的力突然都消失,汽车将做匀速直线运动。
故答案为:不是;惯性;运动状态;B。
22.小李利用图示装置做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验,他沿水平方向匀速拉动木板,稳定时弹簧测力计示数如图所示,读数为 0.8 N,在木块上放一重物,重复实验,弹簧测力计的示数变化情况是 变大 。拉动木板过程中,木板 受到 (受到/不受到)木块的摩擦力。
解:
(1)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,测力计的示数为0.8N,即拉力为0.8N;
(2)在接触面的粗糙程度不变时,在木块上加放砝码,增大了对木板的压力,再重复实验操作,摩擦力变大了,则会发现弹簧测力计示数将变大;
(3)实验中木块始终静止,处于平衡状态,水平方向上木块受到测力计的拉力和木板对木块的摩擦力,由于力的作用是相互的,所以木板也受到木块的摩擦力。
故答案为:0.8;变大;受到。
23.如图所示,体重是50kg的小明顺着竖直的杆匀速下滑。
①小明在沿比杆粗糙的绳匀速下滑,其沿绳受到的摩擦力为f绳、沿杆下滑受到的摩擦力为f杆,则f绳 = f杆(选填“>”,“=”,“<”)。
②若小明沿杆匀速向上爬,他受到的摩擦力的方向 竖直向上 ,摩擦力的大小是 500N 。
解:①小明在沿绳或杆匀速下滑时,受到的是竖直向下的重力G(G=mg=50kg×10N/kg=500N)和竖直向上的摩擦力f;
由题意可知,小明始终是匀速下滑,处于平衡状态,所以,摩擦力与重力是一对平衡力,大小均与重力相同。因此f绳=f杆;
②小明沿杆匀速向上爬,此时其重力仍与摩擦力是一对平衡力,大小等于500N,此处相对运动趋势方向是竖直向下,因此摩擦力方向为竖直向上。
故答案为:①=;②竖直向上;500N。
24.如图,三个相同的物体叠放在一起,当B受到5N的水平拉力时,三个物体一起向右匀速运动,则A与B之间、B与C之间的摩擦力分别为 0 N和 5 N。
解:对A受力分析,A受竖直方向的重力和B对A的支持力,三个物体一起向右匀速运动,A与B相对静止,故AB之间不受摩擦力,摩擦力为0N;
同理对AB整体进行受力分析,受重力、C对BA的支持力,水平的拉力,以及C对B的摩擦力,由于三个物体一起向右匀速运动,处于平衡状态,BC之间的摩擦力等于拉力,fBC=F=5N。
故答案为:0;5。
三、作图题(每题3分,共9分)
25.如图所示,物体A沿斜面向下做匀速直线运动,请在图中作出斜面对物体A所施加力的示意图。
解:
物体A沿斜面向下做匀速直线运动时,受到斜面对物体A沿斜面向上的摩擦力和垂直斜面向上的支持力,力的作用点可都标在A的重心上,由此作图如图所示:
26.如图,小球静止,墙壁光滑,以球心为各力作用点,作出小球所受各力的示意图。
解:挂在光滑墙上的球受:竖直向下的重力G、沿绳向上的拉力F拉、墙壁对球水平向右的支持力F支作用,从球的重心,沿力的方向作出球的受力示意图,如图所示:
27.将一个重量为G的小球从空中某点静止释放,落在竖直放置的轻弹簧上,压缩到最低点后,再被弹起。在答题卡上画出小球在最低点时的受力示意图。
解:
由题意可知,将一个重量为G的小球从空中某点静止释放,落在竖直放置的轻弹簧上,压缩到最低点时,小球共受到两个力的作用,一个是竖直向下的重力,另一个是竖直向上的弹力,并且弹力大于重力(这样小球才能被弹起),如图所示:
四、实验探究题(每空1分,共25分)
28.研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图1所示。
(1)实验时,每次必须使小车从斜面的同一高度滑下,这样做的目的是 让小车到达水平面具有相同的速度 ;
(2)经过实验发现:水平面越光滑,小车受到的阻力 越小 ,小车前进的距离就越 远 。如果运动的小车不受力的作用,它会 做匀速直线运动 。
(3)小丽同学通过上面的探究学习,思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右侧最高点时,如果自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?她做出了以下猜想,你认为其中准确的是 A 。(图2中的黑点表示小丽同学)
解:
(1)实验时,每次必须使小车从斜面的同一高度滑下,这样做的目的是让小车到达水平面具有相同的初速度;
(2)由表格中数据可知,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车前进的距离就越大,速度减小的越慢;如果运动的小车不受力的作用,阻力为零,速度不在减小,它会做匀速直线运动;
(3)当秋千运动到右侧最高点时,此时小球的动能全部转化为重力势能,速度为零,若不受任何外力,将保持静止状态不变,故A正确。
故答案为:(1)让小车到达水平面具有相同的速度;(2)越小;远;做匀速直线运动;(3)A。
29.为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上。后来经过讨论,完善了实验装置,如图(乙)所示。
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 D 的示数,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 C 的示数。(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响 ,在A上放钩码的目的是 增大压力; 。
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 静止 ,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2.(填“运动”或“静止”)
(4)分析实验数据,若 F1=F2 ,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
解:(1)A处于平衡状态,A受弹簧测力计D的拉力和B对A的摩擦力为平衡力,故B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计D的示数;
同理,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计C的示数;
(2)在B下面放细圆木条的目的是:用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响;在A 上放钩码的目的是增大压力。
(3)本实验是为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,故实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对静止,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。
(4)分析实验数据,若F1=F2,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
故答案为:(1)D;C;:(2)用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响;增大压力;
(3)静止; (4)F1=F2。
30.如图所示是小华物理学习小组探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验。
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 匀速直线 运动,根据 二力平衡 的原理,得出滑动摩擦力与拉力大小相等。
(2)观察图甲、乙,发现弹簧测力计的示数F1<F2,由此可知:在接触面粗糙程度相同时, 压力 越大,滑动摩擦力越大。
(3)观察图甲、丙,发现弹簧测力计的示数F1<F3,说明:压力一定时,接触面粗糙程度 越大 ,滑动摩擦力越大。
(4)在实验后交流的过程中,小华发现有同学设计的实验装置如图丁所示,实验时,在托盘中放入适量的砝码,使木块做匀速直线运动。(滑轮的摩擦不计)
请回答下列问题:
①为了测木块滑动摩擦力,需要测量物理量是 D (填编号)。
A.木板的质量ml B.木块的质量m2
C.砝码的质量m3 D.托盘和砝码的总质量m4
②小华猜想: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去一部分后。用剩下的部分继续进行实验,测得的滑动摩擦力变小。由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为她的探究过程存在的问题是 未控制压力一定 。正确的做法是:小华将木块沿竖直方向切去一部分后,只要将 截去部分叠在剩余部分上面 ,就可以进行实验并得出正确结论。
解:
(1)实验时为了测出滑动摩擦力大小,应使弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动,此时摩擦力和拉力是一对平衡力,根据二力平衡,可知此时滑动摩擦力与拉力大小相等;
(2)甲、乙两图接触面粗糙程度相同,压力不同,发现弹簧测力计的示数F1<F2,由此可知:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)甲、丙两图压力相同,接触面粗糙程度不同,发现弹簧测力计的示数F1<F3,说明:压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。
(4)①因为图2的设计中,对木块的拉力来自托盘的砝码的总重力,所以为了测量木块的滑动摩擦力,需要测量的物理量是托盘和砝码的总质量m4;
②小华将木块沿竖直方向截去一部分后,用剩下部分继续进行实验,测得木块所受的滑动摩擦力变小。由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。
在她的探究过程中没有控制压力大小一定,不符合控制变量法的要求,因此结论不可靠。
正确的做法是:将木块沿竖直方向截去一部分后,将截去部分叠在剩余部分上面进行实验,这样既保证了接触面的粗糙程度相同,也保证了压力不变,符合控制变量法的要求。
故答案为:(1)匀速直线;二力平衡;(2)压力;(3)越大;(4)①D;②未控制压力一定; 截去部分叠在剩余部分上面。
31.在“探究二力平衡的条件”活动中。
(1)如果物体只受到两个力的作用,且处于 静止或匀速直线运动 状态,说明这两个力是相互平衡的。由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?
(2)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的 拉力 和 重力 的大小来进行比较。研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出 拉力 的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。
(3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序: B、A、C (用字母表示),这样的改进是为了减小 摩擦力 对实验的影响。
(4)如图丙,是最终确认的实验方案。此方案中,由于 卡片的重力远小于钩码的重力 ,故卡片的重力可忽略不计。
解:(1)当物体处于静止或匀速直线运动状态时,物体受到的力是平衡的;
(2)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较。研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去;
(3)B图为滑动摩擦,A图为滚动摩擦,C图只有滑轮间的摩擦,为了减小摩擦力对实验的影响,他们改进的先后顺序:B、A、C;这样的改进是为了减小摩擦对实验的影响;
(4)如图丙,是最终确认的实验方案。此方案中,由于卡片的重力远小于钩码的重力,可以忽略不计。
故答案为:(1)静止或匀速直线运动;(2)拉力;重力;拉力;(3)B、A、C;摩擦力;(4)卡片的重力远小于钩码的重力。
五、计算题(32题7分,33题8分,共15分)
32.宇航牛奶是我市中小学生指定饮品,如图是一辆质量为2吨的宇航公司鲜奶运输车。运输车装满牛奶后,在平直公路上匀速行驶时,受到的摩擦力为总重的0.2倍求:(g取10N/kg)
(1)运输车空载时自重;
(2)运输车装满牛奶后,地面对汽车的支持力;
(3)汽车的牵引力的大小。
解:(1)运输车的质量为2吨,运输车空载时自重:
G车=m车g=2×103kg×10N/kg=2×104N;
(2)根据上图知容器的容积为V=5.32m3,牛奶的密度为1040kg/m3,由ρ=得车中容器中装满牛奶后牛奶的质量:
m=ρV=1040kg/m3×5.32m3=5.5328×103kg;
牛奶的重力:G牛奶=m牛奶g=5.5328×103kg×10N/kg=5.5328×104N,
运输车装满牛奶后,总重为:
G总=G车+G牛奶=2×104N+5.5328×104N=7.5328×104N,
在竖直方向上车静止,F支与G总是一对平衡力,
F支=G总=7.5328×104N;
(3)由题意知,在平直公路上匀速行驶时,受到的摩擦力:
f=0.2G总=0.2×7.5328×104N=1.50656×104N,
在水平方向上运输车在平直的公路上匀速行驶,F牵与f是一对平衡力,大小相等,则汽车的牵引力的大小:
F牵=f=1.50656×104N。
答:(1)运输车空载时自重为2×104N;
(2)地面对汽车的支持力为7.5328×104N;
(3)汽车的牵引力的大小为1.50656×104N。
33.如图所示:直升机在进行救援时,施救人员从飞机上通过救援绳下落,施救人员自身重力为700N,匀速上升和匀速下降时人受到的空气阻力均为50N,根据要求回答以下问题:
(1)飞机吊着施救人员悬空静止时,绳对施救人员身体的拉力为多少?
(2)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速上升时,绳对施救人员的拉力为多少?
(3)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速下降时,绳对施救人员的拉力为多少?
解:
(1)飞机吊着施救人员悬空静止时,处于平衡状态,施救人员受到的重力和绳对施救人员身体的拉力是一对平衡力,大小相等,所以F1=G=700N;
(2)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速上升时,处于平衡状态,施救人员受竖直向下的重力G、竖直向下的阻力f和竖直向上的绳对施救人员的拉力F2三个力,这三个力平衡,
由人受到的合力为0可得,此时绳子的拉力:F2=G+f=700N+50N=750N;
(3)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速下降时,处于平衡状态,施救人员受竖直向下的重力G、竖直向上的阻力f和竖直向上的绳对施救人员的拉力F3三个力,这三个力平衡,
由人受到的合力为0可得,此时绳子的拉力:F3=G﹣f=700N﹣50N=650N。
答:(1)飞机吊着施救人员悬空静止时,绳对施救人员身体的拉力为700N;
(2)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速上升时,绳对施救人员的拉力为750N;
(3)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速下降时,绳对施救人员的拉力为650N。
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