内容正文:
专题07 力、弹力、重力和摩擦力
1. (2024·安徽·统考中考真题)如图所示,一根有一定质量的木杆竖直悬挂在细绳下端,一只质量为10kg的猴子抱住木杆处于静止状态。某一间细绳突然断了,猴子本能地立即沿木杆使劲往上爬,在爬的过程中,若木杆始终竖直,猴子与地面的高度一直保持不变,g取10N/kg,则该过程中猴子所受摩擦力的大小为______N。
2.(2023·安徽·统考中考真题)小宇在拖地时,拖把头沿图中v所示方向运动,则拖把头对地面压力的方向、地面对拖把头摩擦力的方向分别为( )
A.垂直地面向下、与v所示方向相反
B.垂直地面向下、与v所示方向相同
C.沿拖杆斜向下、与v所示方向相同
D.沿拖杆斜向下、与v所示方向相反
3.(2023·安徽·统考中考真题)如图,一杯水在斜面上保持静止,O点为其重心,请在图中作出它所受重力的示意图。
4.(2022·安徽·统考中考真题)小军在整理房间时,用平行于水平地面的力推动玩具箱,如图所示。若地面粗糙程度相同,则箱内玩具越重,箱子运动时受到的滑动摩擦力越______(选填“大”或“小”)。
一、填空题
1.(2024·安徽淮南·三模)成语“以卵击石”比喻不自量力,自取灭亡。在“卵”和“石”撞击时,“卵”对“石”的作用力 (选填“大于”“等于”或“小于”)“石”对“卵”的作用力。
2.(2024·安徽滁州·一模)如图所示,这是我国航天员正在舱外作业的场景。航天员在轨道舱外作业时,需要系上一根安全绳连接轨道舱。当航天员意外飘离轨道舱时,可拉着绳返回轨道舱。这利用了物体间力的作用是 的。
3.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图所示,弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动,则此时物块受到的摩擦力为 N。
4.(2024·安徽池州·一模)一根弹簧在不受拉力作用时原长为5cm,在弹性限度内,伸长的长度ΔL与所受拉力F之间的关系如下表所示,则当所受拉力F为6N时,弹簧的长度是 cm。
伸长的长度ΔL/cm
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
所受拉力 F/N
1
2
3
4
5
6
7
5.(2024·安徽合肥·一模)小明在科技博览阅读中查阅了某星球上重力与质量的关系图像,如图所示。通过图像可知,一物体质量为10kg,它在这个星球上受到的重力为 N。
6.(2024·安徽合肥·一模)为了测量木块与水平桌面之间的摩擦力,某小组设计了如图所示的实验装置,在小桶中装沙子,直至木块沿水平桌面刚好做匀速运动,此时测得木块质量为m1,小桶质量为m2,沙子和小桶总质量为m3,则木块与桌面之间摩擦力大小为 。
7.(2024·安徽蚌埠·三模)如图所示,一个倾斜的传送带, 在 A 、B 两个轮子转动下促使传送带运动,并带动物块向右上方匀速直线运动(不计空气阻力),物块在传送带上没有发生滑动,且传送带与轮之间不打滑,此过程中,物块的重力势能不断增大,这是由于物块所受的 (选填“摩擦力 ”或“支持力 ”)对物块做功的缘故。
8.(2024·安徽合肥·二模)如图甲所示,用一个水平推力F将物块从图甲中的位置推动到图乙中的位置,此过程中物块受到的滑动摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
9.(2024·安徽合肥·三模)2024年4月3日,旅韩大熊猫“福宝”入住四川卧龙神树坪基地。如图是“福宝”练习爬树的情景。当“福宝”抱着树干匀速竖直向上爬时,“福宝”受到的摩擦力方向是 。
10.(2024·安徽·模拟预测)如图所示,三个完全相同物体A、B、C,用细绳a、b相连置于粗糙水平地面上,现用大小为30N的力F作用于A上,使A、B、C一起在水平面上做匀速直线运动,则此时细绳a对物体B的拉力为 N。
11.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图所示,用力F沿水平方向拉动物体B,使物体B在水平放置的木板A上向左做匀速直线运动。则木板A上表面所受摩擦力的方向水平向 (选填“左”或“右”)。
二、单选题
12.(2024·安徽·一模)如下图所示为逆时针打开矿泉水瓶盖的过程。下列能表示手对瓶盖的摩擦力f方向的是( )
A. B.
C. D.
13.(2024·安徽滁州·三模)北京冬奥会后,许多群众喜爱上了冰壶运动。如图所示,一个冰壶在水平冰面上向左滑动,则地面对冰壶支持力的方向、冰壶对冰面摩擦力的方向分别为( )
A.垂直冰面向上、水平向左 B.垂直冰面向上、水平向右
C.垂直冰面向下、水平向左 D.垂直冰面向下、水平向右
14.(2024·安徽·模拟预测)如图所示,铁块A重4N,静止地吸附在竖直放置的磁性黑板上,将重为2N的木块B放在铁块上面时,恰能一起沿着黑板面缓慢匀速下滑。取走木块B,用竖直向上的力 F推铁块,使其匀速向上运动(磁铁对A的作用力大小不变),则F的大小为 ( )
A.4N B.6N C.10N D.12N
三、实验题
15.(2024·安徽合肥·二模)在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,进行了如下的改进。如图甲所示,长方体木块上表面比下表面更为粗糙,放在由电机驱动的水平传送带上,通过细绳与固定在竖直墙壁上的弹簧测力计相连。
(1)本实验除了要保证木块相对地面保持静止外,还需控制的条件是 (选填“A”或“B”);
A.水平传送带必须匀速运转 B.连接滑块的细绳必须水平
(2)若某次实验中,弹簧测力计的示数如图乙所示,则木块所受摩擦力的大小为 N;
(3)先后用上、下表面贴放在传送带上,在木块上放不同质量的砝码进行实验,绘制出摩擦力与压力之间的关系图像如图丙所示。当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图像应为 (选填图像编号)。
16.(2024·安徽安庆·三模)为了“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”,某物理创新实验小组设计了如图所示的实验装置:
(1)用电子秤测量甲、乙两个物体的重分别为和;
(2)实验中除了要保持甲物体在电子秤上静止外,还需要控制( )
A.定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平
B.拉长木板时必须使长木板做匀速直线运动
C.A和B都需要控制
(3)正确操作的情况下读出电子秤示数为,则物体乙所受的摩擦力大小为 ;
(4)若在乙物体上放一个,再次拉动长木板,则电子秤的示数会 (选填“变大”或“变小”)。
17.(2024·安徽滁州·二模)圆梦科技小组利用如图所示的装置探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
(1)如图甲所示,实验过程中, (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板;
(2)往沙桶中增减沙子,利用多次实验的数据绘制的滑动摩擦力与压力的关系如图乙所示。由图像可知:接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小与压力成 (选填“正”或“反”)比。
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专题07 力、弹力、重力和摩擦力
1. (2024·安徽·统考中考真题)如图所示,一根有一定质量的木杆竖直悬挂在细绳下端,一只质量为10kg的猴子抱住木杆处于静止状态。某一间细绳突然断了,猴子本能地立即沿木杆使劲往上爬,在爬的过程中,若木杆始终竖直,猴子与地面的高度一直保持不变,g取10N/kg,则该过程中猴子所受摩擦力的大小为______N。
【答案】100
【解析】在爬的过程中,若木杆始终竖直,猴子与地面的高度一直保持不变,所以猴子相当于地面始终处于静止状态,受到的摩擦力等于自身重力,猴子所受摩擦力的大小为
f=G=mg=10kg×10N/kg=100N
2.(2023·安徽·统考中考真题)小宇在拖地时,拖把头沿图中v所示方向运动,则拖把头对地面压力的方向、地面对拖把头摩擦力的方向分别为( )
A.垂直地面向下、与v所示方向相反
B.垂直地面向下、与v所示方向相同
C.沿拖杆斜向下、与v所示方向相同
D.沿拖杆斜向下、与v所示方向相反
【答案】A
【解析】压力是垂直压在物体表面上的力,压力的方向总是垂直指向受压物体,即压力的方向总与支持面垂直,拖把头对地面压力的方向垂直地面向下;摩擦力总是阻碍物体的相对运动,与物体做相对运动的方向相反,所以地面对拖把头摩擦力的方向与v所示方向相反。
故选A。
3.(2023·安徽·统考中考真题)如图,一杯水在斜面上保持静止,O点为其重心,请在图中作出它所受重力的示意图。
【答案】
【解析】重力的方向总是竖直向下的,过杯中水的重心O画一条竖直向下的带箭头的线段,符号为G,即为重力的示意图,如图所示:
4.(2022·安徽·统考中考真题)小军在整理房间时,用平行于水平地面的力推动玩具箱,如图所示。若地面粗糙程度相同,则箱内玩具越重,箱子运动时受到的滑动摩擦力越______(选填“大”或“小”)。
【答案】大
【解析】滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。若地面粗糙程度相同,箱内玩具越重,则对地面的压力越大,箱子运动时受到的滑动摩擦力越大。
一、填空题
1.(2024·安徽淮南·三模)成语“以卵击石”比喻不自量力,自取灭亡。在“卵”和“石”撞击时,“卵”对“石”的作用力 (选填“大于”“等于”或“小于”)“石”对“卵”的作用力。
【答案】等于
【解析】在“卵”和“石”撞击时,“卵”对“石”的作用力和“石”对“卵”的作用力是一对相互作用力,所以大小相等。
2.(2024·安徽滁州·一模)如图所示,这是我国航天员正在舱外作业的场景。航天员在轨道舱外作业时,需要系上一根安全绳连接轨道舱。当航天员意外飘离轨道舱时,可拉着绳返回轨道舱。这利用了物体间力的作用是 的。
【答案】相互
【解析】物体间力的作用是相互的,航天员拉着绳返回轨道舱时,绳子会给他一个反作用力。
3.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图所示,弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动,则此时物块受到的摩擦力为 N。
【答案】3.4
【解析】弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动,物块处于平衡状态,受平衡力作用,根据二力平衡知识可知,此时弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。由图可知弹簧测力计的分度值为,它的示数是,故物块受到的摩擦力大小为。
4.(2024·安徽池州·一模)一根弹簧在不受拉力作用时原长为5cm,在弹性限度内,伸长的长度ΔL与所受拉力F之间的关系如下表所示,则当所受拉力F为6N时,弹簧的长度是 cm。
伸长的长度ΔL/cm
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
所受拉力 F/N
1
2
3
4
5
6
7
【答案】8.0/8
【解析】由表格中数据可知,当弹簧所受拉力F为6N时,弹簧伸长的长度是3.0cm,题中已知弹簧在不受拉力作用时原长为5cm,则此时弹簧的长度为
3.0cm+5cm=8.0cm
5.(2024·安徽合肥·一模)小明在科技博览阅读中查阅了某星球上重力与质量的关系图像,如图所示。通过图像可知,一物体质量为10kg,它在这个星球上受到的重力为 N。
【答案】150
【解析】由图分析可知,物体的质量越大,所受的重力越大;物体受到的重力与质量的比值不变,所以物体所受的重力跟它的质量成正比;由图可知,当质量为8kg时,在该星球上受到的重力为120N,由于重力跟它的质量成正比,所以当物体质量为10 kg时,重力为
6.(2024·安徽合肥·一模)为了测量木块与水平桌面之间的摩擦力,某小组设计了如图所示的实验装置,在小桶中装沙子,直至木块沿水平桌面刚好做匀速运动,此时测得木块质量为m1,小桶质量为m2,沙子和小桶总质量为m3,则木块与桌面之间摩擦力大小为 。
【答案】m3g
【解析】木块沿水平桌面刚好做匀速运动,木块在水平方向受到绳子对木块向右的拉力和桌面对木块向左的摩擦力,根据二力平衡的知识可知,二力大小相等,而拉力的大小等于小桶和沙子的总重力,故
f=F拉=m3g
7.(2024·安徽蚌埠·三模)如图所示,一个倾斜的传送带, 在 A 、B 两个轮子转动下促使传送带运动,并带动物块向右上方匀速直线运动(不计空气阻力),物块在传送带上没有发生滑动,且传送带与轮之间不打滑,此过程中,物块的重力势能不断增大,这是由于物块所受的 (选填“摩擦力 ”或“支持力 ”)对物块做功的缘故。
【答案】摩擦力
【解析】由图可知,物块在传送带上,向右上方匀速直线运动,物块在传送带上没有发生滑动,但物块有向左下方移动的趋势,所以物块受到向右上方摩擦力,物块的运动方向与摩擦力的方向相同,由做功的必要条件可知,摩擦力对物体做功;支持力垂直于斜面,支持力方向与物体运动方向垂直,支持力不做功,所以物体的重力势能不断增加,是摩擦力对物块做功的缘故。
8.(2024·安徽合肥·二模)如图甲所示,用一个水平推力F将物块从图甲中的位置推动到图乙中的位置,此过程中物块受到的滑动摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】不变
【解析】滑动摩擦力的大小只与压力大小、接触面的粗糙程度有关。用一个水平推力F将物块从图甲中的位置推动到图乙中的位置,此过程中,压力大小、接触面的粗糙程度均未变,因此物块受到的滑动摩擦力的大小不变。
9.(2024·安徽合肥·三模)2024年4月3日,旅韩大熊猫“福宝”入住四川卧龙神树坪基地。如图是“福宝”练习爬树的情景。当“福宝”抱着树干匀速竖直向上爬时,“福宝”受到的摩擦力方向是 。
【答案】竖直向上
【解析】【小题1】“福宝”练习爬树抱着树干匀速向上爬时,爪子抓着树木,相对树木静止,有向下运动的趋势,所以它受到的摩擦力为静摩擦力,方向竖直向上。
10.(2024·安徽·模拟预测)如图所示,三个完全相同物体A、B、C,用细绳a、b相连置于粗糙水平地面上,现用大小为30N的力F作用于A上,使A、B、C一起在水平面上做匀速直线运动,则此时细绳a对物体B的拉力为 N。
【答案】20
【解析】ABC是相同的物体,对水平地面的压力相同,接触面粗糙程度相同,受到地面的摩擦力相同,将BC看成一个整体,整体在30N的拉力作用下,做匀速直线运动,则整体受到的摩擦力为
则
此时细绳a对物体B的拉力为等于BC受到的总摩擦力,则此时细绳a对物体B的拉力为
11.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图所示,用力F沿水平方向拉动物体B,使物体B在水平放置的木板A上向左做匀速直线运动。则木板A上表面所受摩擦力的方向水平向 (选填“左”或“右”)。
【答案】左
【解析】【小题1】以物体B为参照物,木板A向右运动,所以木板A上表面所受B的摩擦力的方向水平向左。
二、单选题
12.(2024·安徽·一模)如下图所示为逆时针打开矿泉水瓶盖的过程。下列能表示手对瓶盖的摩擦力f方向的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】如图所示,逆时针转动瓶盖,瓶盖相对于手有顺时针转动的趋势,摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反,手对瓶盖摩擦力方向是逆时针的,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
13.(2024·安徽滁州·三模)北京冬奥会后,许多群众喜爱上了冰壶运动。如图所示,一个冰壶在水平冰面上向左滑动,则地面对冰壶支持力的方向、冰壶对冰面摩擦力的方向分别为( )
A.垂直冰面向上、水平向左 B.垂直冰面向上、水平向右
C.垂直冰面向下、水平向左 D.垂直冰面向下、水平向右
【答案】B
【解析】物体发生弹性形变时产生的力叫弹力,地面对冰壶的支持力是弹力,是竖直向上的,即垂直于冰面向上,冰壶对冰面的摩擦力是阻碍冰壶向左滑动,所以冰壶对冰面的摩擦力是水平向右的,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
14.(2024·安徽·模拟预测)如图所示,铁块A重4N,静止地吸附在竖直放置的磁性黑板上,将重为2N的木块B放在铁块上面时,恰能一起沿着黑板面缓慢匀速下滑。取走木块B,用竖直向上的力 F推铁块,使其匀速向上运动(磁铁对A的作用力大小不变),则F的大小为 ( )
A.4N B.6N C.10N D.12N
【答案】C
【解析】铁块A在磁性黑板上静止时,在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对平衡力,即
铁块A和木块B一起沿黑板面匀速下滑时,在竖直方向上受到的总重力和摩擦力是一对平衡力,即
用竖直向上的力F推铁块A,使其匀速向上运动,在竖直方向上受到的向下的重力和摩擦力之合力与向上的推力是一对平衡力,即
故选C。
三、实验题
15.(2024·安徽合肥·二模)在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,进行了如下的改进。如图甲所示,长方体木块上表面比下表面更为粗糙,放在由电机驱动的水平传送带上,通过细绳与固定在竖直墙壁上的弹簧测力计相连。
(1)本实验除了要保证木块相对地面保持静止外,还需控制的条件是 (选填“A”或“B”);
A.水平传送带必须匀速运转 B.连接滑块的细绳必须水平
(2)若某次实验中,弹簧测力计的示数如图乙所示,则木块所受摩擦力的大小为 N;
(3)先后用上、下表面贴放在传送带上,在木块上放不同质量的砝码进行实验,绘制出摩擦力与压力之间的关系图像如图丙所示。当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图像应为 (选填图像编号)。
【答案】 B 1.2 ①
【解析】(1)[1]木块相对地面保持静止,当细绳对物体的拉力水平向左时,木块所受摩擦力水平向右,根据二力平衡可知,拉力与摩擦力大小相等,故本实验除了要保证木块相对地面保持静止外,还需控制的条件是连接滑块的细绳必须水平。
故选B。
(2)[2]由图乙可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,读数为1. 2N。
(3)[3]当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,故由图丙可知,①是较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图像。
16.(2024·安徽安庆·三模)为了“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”,某物理创新实验小组设计了如图所示的实验装置:
(1)用电子秤测量甲、乙两个物体的重分别为和;
(2)实验中除了要保持甲物体在电子秤上静止外,还需要控制( )
A.定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平
B.拉长木板时必须使长木板做匀速直线运动
C.A和B都需要控制
(3)正确操作的情况下读出电子秤示数为,则物体乙所受的摩擦力大小为 ;
(4)若在乙物体上放一个,再次拉动长木板,则电子秤的示数会 (选填“变大”或“变小”)。
【答案】 A 变小
【解析】(1)探究滑动摩擦力大小跟压力大小关系时,控制接触面粗糙程度不变,改变压力大小,所以用电子秤测量甲、乙两个物体的重分别为G1和G2,以方便计算压力大小。
(2)[1]本实验要保证甲物体在电子秤上保持静止,乙物体才能保持静止;当长木板运动时,乙物体受到的摩擦力大小就等于乙物体的拉力,所以长木板不一定要匀速运动,但是乙物体受到的拉力方向必须是水平向右的,否则乙物体受到的拉力就不等于摩擦力,所以实验除了要保证甲物体在电子秤上保持相对静止外,还需控制的条件是:定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平,故A正确,BC错误。故选A。
(3)对乙物体进行受力分析可知,乙物体通过细绳对它的拉力等于滑块受到的摩擦力F,故此时乙物体受到细绳对它向下的拉力大小也为F。对甲物体进行受力分析可知,甲物体除了受到细绳对它向上的拉力F(物体间力的作用是相互的,所以绳子的拉力大小也为F)外,还受到竖直向下的重力G1和竖直向上的支持力,甲物体受到竖直向上的支持力大小和电子秤的读数一样,为G3。因甲物体静止,受力平衡,所以此时绳子的拉力
F= G1- G3
则物体乙所受的摩擦力大小
f=F=G1- G3
(4)若在乙物体上放一个物体,再次拉动长木板,则乙物体对长木板的压力变大,滑动摩擦力f变大,由
f=F=G1- G3
可知,在甲物体的重力G1不变的情况下, 电子秤的示数G3会变小;故电子秤的示数会变小。
17.(2024·安徽滁州·二模)圆梦科技小组利用如图所示的装置探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
(1)如图甲所示,实验过程中, (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板;
(2)往沙桶中增减沙子,利用多次实验的数据绘制的滑动摩擦力与压力的关系如图乙所示。由图像可知:接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小与压力成 (选填“正”或“反”)比。
【答案】 不需要 正
【解析】(1)[1]铁块相对于地面静止,受力平衡,测力计的拉力等于铁块受到的摩擦力,摩擦力大小与长木板运动速度无关,所以不需要匀速拉力长木板。
(2)[2]由图可知,滑动摩擦力与压力的关系图像是一条过原点的直线,说明接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力与压力成正比。
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