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专题09 力与运动
1.(2024·陕西)“时代楷模”张玉滚老师扎根山区,将青春奉献给家乡的教育事业。如图,张老师挑着扁担将书本运回学校。下列分析正确的是( )
A.张老师停下时没有惯性
B.扁担被压弯说明力可以改变物体的形状
C.书本受到的重力方向会因袋子晃动而发生改变
D.扁担对肩膀的压力与肩膀对扁担的支持力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.由于物体保持原来的运动状态不变的性质为惯性,所以一切运动或静止的物体都具有惯性,故张老师停下时,仍具有惯性,故A错误;
B.扁担两端的书本对扁担有拉力,所以扁担被压弯,扁担的形状发生变化,说明力可以改变物体的形状,故B正确;
C.由于重力的方向始终竖直向下,所以袋子晃动时,书本受到的重力方向始终竖直向下,不会发生变化,故C错误;
D.扁担对肩膀的压力的受力物体为肩膀,肩膀对扁担的支持力的受力物体为扁担,两个力的受力物体不同,所以两个力不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
2.(2023·陕西)在2023苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛决赛中,中国队以力克对手取得胜利,实现了三连冠。如图,是比赛的精彩瞬间。下列说法正确的是( )
A.羽毛球在下落的过程中,相对地面是运动的
B.羽毛球离开球拍后还能继续运动,是因为羽毛球受到惯性力
C.羽毛球上升到空中最高点时,不受重力
D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力
【答案】A
【详解】A.羽毛球在下落的过程中,相对于地面来说,位置发生了改变,因此是运动的,故A正确;
B.羽毛球离开球拍后还能继续运动,是因为羽毛球具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性力,故B错误;
C.地球上的一切物体都受到重力作用,羽毛球上升到空中最高点时,只受到重力作用,故C错误;
D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力,作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D错误。
故选A。
3.(2023·陕西)如图,是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)本次实验前,应在 方向上对弹簧测力计进行调零;
(2)如图-1,沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动,木块受到的拉力大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)木块受到的滑动摩擦力大小;
(3)如图-1,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”);
(4)如图-2,在木块上加放钩码,沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动。改变钩码的数量,多次实验后得出结论:其他条件一定时,压力越大,滑动摩擦力越 。
【答案】 水平 等于 无关 大
【详解】(1)[1]因为需要测量水平方向上摩擦力的大小,所以实验前首先应按水平方向对弹簧测力计进行调零,即测力前要使指针对准零刻度线。
(2)[2]只有沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小。
(3)[3]滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,当接触面的粗糙程度相同和压力大小相等,无论木块匀速直线运动的速度怎样变化,其受到的滑动摩擦力的大小始终不变。
(4)[4]从图2实验知,接触面的粗糙程度相同,压力不同,且压力越大,测力计示数越大,滑动摩擦力越大,所得结论的是:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
4.(2021·陕西)如图所示为拉弓射箭的情景,下列说法正确的是 ( )
A.用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状
B.箭被射出的过程中,动能转化为弹性势能
C.射出的箭可以继续向前运动是因为受到惯性作用
D.斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变
【答案】A
【详解】A.用力将弓拉弯,弓的形状发生了变化,故说明力可以改变物体的形状,故A正确;
B.箭被射出的过程中,弹性势能变小,动能变大,故弹性势能转化为动能,故B错误;
C.射出的箭可以继续向前运动是因为惯性,而不是惯性作用,因为惯性不是力,故C错误;
D.斜向上射出的箭在空中飞行时,高度变大,故重力势能变大,故D错误。
故选A。
5.(2021·陕西)同学们在学完弹簧测力计的相关知识后,自制了一个“橡皮筋测力计”,将橡皮筋不挂重物时下端对应位置标为零刻度线:挂1N重物时,下端对应位置标为1N;将这段距离等分为20格,每格表示0.05N。用此测力计测量物体重力时,发现测量值不准确。为了弄清其中的原因,同学们探究了橡皮筋的伸长与受到外力的关系。
他们利用规格为0.05N的螺母若干、刻度尺、橡皮筋白板等进行了实验探究。不挂重物时,使橡皮筋下端与刻度尺的零刻度线对齐;挂不同重物时,橡皮筋下端对应不同的刻度值,作出标记,如图所示。
(1)螺母挂在橡皮筋下静止时,受到橡皮筋的拉力 (选填“大于”“等于”或“小于”)它受到的重力;
(2)同学们在橡皮筋下依次挂上个数不等的螺母,实验数据记录如下表。
试验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
螺母个数n/个
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
螺母总重G/N
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
刻度尺读数L/mm
0
5
11
20
30
45
60
75
90
110
135
158
①分析实验数据可初步得出:橡皮筋下所挂重物越重,橡皮筋的伸长越 ;
②进一步分析数据发现:每增加1个螺母时,刻度尺读数的变化量总体上是不同的,但中间有部分读数的变化量是相同的。若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的70.0mm处,推测橡皮筋下所挂的物体重约为 N(结果保留两位小数);若挂另一重物,静止时橡皮筋下端对应刻度尺的15.0mm处。此时 (选填“能”或“不能”)确定此物体的重;
(3)同学们根据实验数据,用此橡皮筋重新制作一个刻度均匀的测力计,橡皮筋上端和刻度尺的位置保持不变。若使测力计的量程最大,零刻度线应标在刻度尺的 mm刻度处,此测力计的最大量程为 ;
(4)同学们更换不同的橡皮筋进行探究,发现其它橡皮筋的特点均与此相似,他们由此总结出,若要用橡皮筋制作测力计,受橡皮筋材料影响,刻度均匀部分可测量范围 ,整体上测量不准确,所以橡皮筋不适合做测力计。
【答案】 等于 越长 0.33 不能 30 0.2N 较小
【详解】(1)[1]由平衡条件得,受到橡皮筋的拉力等于它受到的重力。
(2)[2]分析实验数据可初步得出:橡皮筋下所挂重物越重,橡皮筋的伸长越长。
[3]由表格可知,螺母个数从4~8之间,刻度尺读数是均匀变化的,若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的70.0mm处,推测橡皮筋下所挂的物体重约为
[4]由表格可知,螺母个数从0~4之间,刻度尺读数不是均匀变化的,所以静止时橡皮筋下端对应刻度尺的15.0mm处。此时不能确定此物体的重。
(3)[5][6]由表格可知,螺母个数从4~8之间,刻度尺读数是均匀变化的,所以零刻度线应该标在刻度尺的30mm刻度处。此测力计的最大量程为90mm刻度处的示数,应该标为
(4)[7]若要用橡皮筋制作测力计,受橡皮筋材料影响,刻度均匀部分可测量范围较小,整体上测量不准确,所以橡皮筋不适合做测力计。
6.(2020·陕西)为探究影响滑动摩擦力大小的因素,实验小组的同学用如图1所示的装置和器材进行实验。
(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿 方向拉动,使其做 运动,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)在木块上加放砝码,是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系;在长木板上铺上棉布或毛巾,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面 的关系;
(3)实验中,大家发现弹簧测力计示数很难稳定,于是设计了如图2所示的装置来进行实验。水平传送带的速度可以调节,定滑轮摩擦忽略不计;
①启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面 ,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小,木块所受滑动摩擦力的方向沿水平向 ;
②某次实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小,大家发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小 。
【答案】 水平(或水平向右) 匀速直线 压力大小(或压力) 粗糙程度 静止 左 无关
【详解】(1)[1][2]只有用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动时,木块在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于滑动摩擦力的大小。
(2)[3]采用控制变量法在接触面粗糙程度一定时,在木块上加放砝码,是为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系。
[4]采用控制变量法在压力一定时,在长木板上铺上棉布或毛巾,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
(3)[5][6]启动传送带,当弹资测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止,这时木块受到弹簧测力计的拉力与木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力,弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力,木块受到的滑动摩擦力方向与拉力方向相反,即水平向左。
[7]滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与传送带速度的大小无关。
一、单选题
1.(2024·榆林子洲模拟)人工智能飞速发展的今天,无人快递派送车已被广泛使用。如图所示是某款无人快递派送车正在送货的情景,下列分析正确的是( )
A.匀速转弯时,派送车的运动状态不变
B.以匀速行驶的派送车为参照物,车厢中的货物是运动的
C.若在行驶过程中所有力全部消失,派送车将做匀速直线运动
D.静止在水平地面时,派送车所受重力和它对地面的压力是一对平衡力
【答案】C
【详解】A.物体的运动状态包括运动的速度和运动的方向,匀速转弯时,速度没变,运动方向发生了变化,所以无人快递派送车运动状态发生改变,故A错误;
B.以匀速行驶的无人快递派送车为参照物,车厢中的货物的位置没有发生改变,是静止的,故B错误;
C.无人快递派送车在水平地面上行驶时,所受到的力全部消失,由牛顿第一运动定律可知派送车将做匀速直线运动,故C正确;
D.无人快递派送车在水平地面上静止时,所受的重力和它对地面的压力的方向都竖直向下,不符合二力平衡的四个条件,不是一对平衡力,故D错误。
故选C。
2.(2024·西安西工大附中七模)滑草是一项时尚的运动,可以让游客感受风一般的速度。如图是游客随滑草板下滑的情景。下列说法正确的是( )
A.以下滑的滑草板为参照物游客是运动的
B.游客随滑草板一起下滑是因为受到惯性作用
C.滑草板对草地的压力与草地对滑草板的支持力是一对平衡力
D.游客对滑草板的压力与她受到的支持力是相互作用力
【答案】D
【详解】A.以下滑的滑草板为参照物游客的位置没有发生改变,是静止的,故A错误;
B.游客随滑草板一起下滑是因为受到重力的作用,故B错误;
C.滑草板对草地的压力与草地对滑草板的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D.游客对滑草板的压力与她受到的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,是相互作用力,故D正确。
故选D。
3.(2024·西安阎良二模)中国运动员在2024年澳大利亚网球公开赛中获得亚军,实现了中国网球运动员在国际赛场的重大突破。如图是她用球拍击球的精彩瞬间,下列说法正确的是( )
A.用球拍击球时,给球施力的物体是运动员
B.球拍击球,使球飞出去,说明力是维持物体运动的原因
C.网球在空中飞行过程中,运动状态一定发生改变
D.击打球的不同部位,球的飞行方向不同,表明力的作用效果与力的方向有关
【答案】C
【详解】A.用球拍击球时,给球施力的物体是球拍,不是运动员,故A错误;
B.球拍击球,使球飞出去,球的运动状态发生了改变,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C.网球在空中飞行时做曲线运动,所以球的运动状态一定发生改变,故C正确;
D.击打球的不同部位,力的作用点不同,球的飞行方向不同,表明力的作用效果与力的作用点有关,故D错误。
故选C。
4.(2024·西安铁一曲江九模)2024年5月5日,在成都举办的2024年汤姆斯杯暨尤伯杯赛落下帷幕,国羽男、女队“双杀”印度尼西亚队夺冠,下列说法正确的是( )
A.羽毛球被球拍扣杀回去,说明力可以改变物体运动状态
B.羽毛球离开球拍后还能继续运动,是因为羽毛球受到惯性力
C.羽毛球上升到空中最高点时,处于平衡状态
D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力
【答案】A
【详解】A.羽毛球被球拍扣杀回去,羽毛球在力的作用下运动状态改变,说明力可以改变物体运动状态,故A正确;
B.羽毛球离开球拍后还能继续运动,是由于惯性,惯性是一种性质,不能说受到惯性力,故B错误;
C.羽毛球上升到空中最高点时,受重力和空气阻力作用,且二力不在一条直线上,受力不平衡,不处于平衡状态,故C错误;
D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力作用在不同的物体上,不是平衡力,故D错误。
故选A。
5.(2024·西安铁一中八模)如图所示是水上乐园飞行表演,表演者双脚站在向下喷水的踏板上,水柱将人向上顶起,人在空中时而加速上升,时而急速翻滚,时而加速下降,还能在空中竖直悬停。下列说法不正确的是( )
A.踏板向下喷水,人向上升起,利用了物体间力的作用是相互的原理
B.加速上升过程中,表演者处于平衡状态
C.加速下降过程中,若人所受力全部消失,人将做匀速直线运动
D.人在空中竖直悬停时,人受到的重力和踏板对人的支持力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.踏板向下喷水,踏板对水有一个向下的力,同时水对踏板有一个向上的力,人向上升起,利用了物体间力的作用是相互的原理,故A正确,不符合题意;
B.加速上升过程中,速度增大,运动状态改变,表演者处于非平衡状态,故B不正确,符合题意;
C.加速下降过程中,若其所受力全部消失,根据牛顿第一定律可知,人将保持原来的运动状态做匀速直线运动,故C正确,不符合题意;
D.人在空中竖直悬停时,处于平衡状态,人受到的重力和踏板对人的支持力是一对平衡力,故D正确,不符合题意。
故选B。
6.(2024·西安交大附中六模)2024 世界泳联跳水世界杯(西安)落下帷幕,陕西省选手杨昊夺得冠军,成为本次赛事“三金王”。如图所示是该运动员正在比赛时的情境,下列判断正确的是( )
A.起跳时,运动员先对跳台施加了力,跳台后对运动员施加了力
B.运动员被弹起说明力可以改变物体的形状
C.运动员从空中下落过程中,重力势能转化为动能
D.起跳后能继续向上运动,是因为运动员受到向上的力大于自身的重力
【答案】C
【详解】A.物体之间的相互作用力是同时产生同时消失的,即运动员对跳台的力和跳台对运动员的力是同时产生,故A错误;
B.运动员被弹起说明力可以改变物体的运动状态,故B错误;
C.运动员从空中下落过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能,故C正确;
D.起跳后能继续向上运动,是因为运动员具有惯性,故D错误。
故选C。
7.(2024·西安商洛商南模拟)2024“一带一路东盟大湾杯”国际青少年足球锦标赛圆满落幕。下列关于足球比赛的说法正确的是( )
A.守门员手套上的花纹是为了增大摩擦力
B.空中飞行的足球运动到最高点时受力平衡
C.踢出去的足球继续运动是受到惯性的作用
D.静止在地面上的足球受到的重力与足球对地面的压力是一对平衡力
【答案】A
【详解】A.守门员手套上的花纹是通过增大与接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A正确;
B.踢出的足球做抛物线运动,在空中运动到最高点具有水平方向的速度,不处于平衡状态,故B错误;
C.惯性是物体自身具有的一种性质,不是力,故C错误;
D.静止在地面上的足球受到的重力与足球对地面的压力不是一对平衡力,因这两个力不满足平衡力的基本条件:作用在同一物体上及合力为零,故D错误。
故选A。
二、填空题
8.(2024·西安高新逸翠园十四模)植树节同学们一起去植树。他们掘地前先清理铁锹上的干泥土使铁锹表面光滑,这样做的目的是减小 力;铁锹头松了,将铁锹倒立,铁锹柄用力撞击硬地面,可以利用铁锹头自身的 来紧固铁锹头。
【答案】 摩擦 惯性
【详解】[1]清理铁锹上的干泥土,减小了接触面的粗糙程度,可以减小铁锹受到的摩擦力,掘地更轻松。
[2]将铁锹倒立,铁锹柄用力撞击硬地面而停止时,铁锹头由于具有惯性继续向下运动,这样就紧紧套在铁锹柄上。
9.(2024·西安曲江二中七模)热爱运动的小安参与了迷你跑(5公里)马拉松项目比赛。小安穿着鞋底花纹较深的运动鞋参与比赛是为了 ;跑步时小安向后蹬地,他便向前奔跑,说明物体间力的作用是 的;若整个比赛过程中小安的平均速度为10km/h,则小安跑完全程的时间为 min。
【答案】 增大摩擦力 相互 30
【详解】[1]小安穿着鞋底花纹较深的运动鞋参与比赛是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
[2]跑步时小安向后蹬地,小安对地面有一个向后的力,地面给他一个向前的力,使他向前奔跑,说明物体间力的作用是相互的。
[3]小安跑完全程的时间为
10.(2024·西安唐南中学六模)2024年4月3日6时56分,我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将遥感四十二号01星发射升空。如图所示是火箭发射升空时的情景,燃气向下喷出,根据物体间力的作用是 的,使火箭获得上升的推力,该力的施力物体是 (选填“空气”或“喷出的燃气”)。
【答案】 相互 喷出的燃气
【详解】[1][2]火箭发射时,高温高压的燃气从尾部喷出,火箭对气体产生一个向下的力,气体对火箭产生一个向上的力,火箭获得上升的推力,这是利用了力的作用是相互的,推动火箭向上加速运动的力的施力物体是喷出的气体。
11.(2024·西安高新逸翠园三模)学习了弹簧秤的使用后,小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)。
(1)小敏将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10N的力使弹簧秤水平静止(图甲),此时弹簧秤的读数为 N;
(2)小敏取下弹簧秤,连接在两个相同木块之间(图乙),用水平向左10N的力使整体在粗糙水平面上一起做匀速直线运动。不计测力计自重,此时弹簧秤的读数 10N,木块A所受的摩擦力为 N。(选填“>”、“=”或“<”)
【答案】 10 < 5
【详解】(1)[1]甲图中,弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10N的力使弹簧测力计水平静止,故弹簧秤受力平衡,墙对弹簧测力计的拉力是10N,弹簧测力计受到向左的拉力也是10N,故此时弹簧测力计的读数为10N。
(2)[2][3]图乙中,A、B是两块相同的木块, A、B对地面的压力相同,接触面粗糙程度相同,A、B受到的滑动摩擦力相同,用水平向左10N的拉力拉动木块A、B一起向左匀速运动时,A、B受到的总摩擦力为10N,A受到的滑动摩擦力为
B匀速直线运动,合力为零,所以测力计示数
F=fB=5N
小于10N
12.(2024·西安高新实验九模)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场点火升空,成功将 嫦娥六号月球探测器送入地月转移轨道,发射任务取得圆满成功。运载火箭升空的原理是力的作用是 的。嫦娥六号探测器将开启世界首次月球背面采样返回,若采集100g样品带回地球后,样品的质量 (选填“变大”“不变”或“变小”),样品所受重力为 N。
【答案】 相互 不变 1
【详解】[1]火箭升空时,对下方的空气施力,因为力的作用是相互的,它们对火箭提供向上的反作用力使其发射。
[2]质量是物体的基本属性,不随位置的改变而改变,故样品的质量不变。
[3]样品所受重力
三、实验题
13.(2024·西安湖滨中学模拟)小明在西安的“丝路欢乐谷”体验了一项惊险刺激的游戏项目“过山车”,“过山车”从轨道的最高端飞驰而下,到达大回环的底端,再疾驰而上。回家后,小明做了以下的实验探究。
(1)小明设计了如图甲所示的装置,右侧的斜面倾角可以调节。
①保持右侧斜面倾角不变,让小球从左端等高线A处自由下滑,小球 (选填“能”或“不能”)到达右侧等高线处;
②小明在上述第①次实验中,其他条件不变,只减小了右侧斜面的倾角。他发现倾角越小,小球在右侧斜面上运行的距离越 (选填“大”、“小”或“不变”)。
进一步推理得出:当倾角为0°时,如图乙。如果小球在水平面运动时受到的阻力为0,则小球将做匀速直线运动。英国科学家牛顿在此类研究成果上,概括总结出一条重要的物理规律“牛顿第一定律”。这种方法在物理上称为 。
(2)通过以上实验,小明发现物体接触表面的粗糙程度是影响滑动摩擦力大小的因素之一,为了验证是否还有其他影响因素,小明进一步设计了以下实验进行探究。如图丙、丁、戊所示,B是完全相同的两个物块,与木板的接触面的粗糙程度不变:
①实验要求拉动物块时均需要保持物块做 运动,此时物块受力平衡;
②由图丙、图丁两次实验测得F₁可得出结论: ;
③图丁和图戊两次实验中(物块AB一起运动),实验测得F2 F3(选填“>”或“=””或“=”)
【答案】 不能 大 实验推理法 匀速直线 当接触面的粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大 =
【详解】(1)小明设计了如图甲所示的装置,右侧斜面上可以铺设不同材质的面料,右侧的斜面倾角可以调节。
[1]保持右侧斜面倾角不变,在斜面铺上毛巾,让小球从左端等高线A处自由下滑,由于有摩擦力阻力,将机械能转化为内能,小球不能到达右侧等高线处。
[2][3]在上述第①次实验中,取下毛巾,其他条件不变,只减小了右侧斜面的倾角。他发现倾角越小,小球在右侧斜面上运行的距离越大;进一步推理得出:当倾角为0°时,如图乙。如果小球在水平面运动时受到的阻力为0,则小球将做匀速直线运动;英国科学家牛顿在此类研究成果上,概括总结出一条重要的物理规律“牛顿第一定律”,这用到了实验推理法。
(2)通过以上实验,小明发现物体接触表面的粗糙程度是影响滑动摩擦力大小的因素之一,为了验证是否还有其他影响因素,小明进一步设计了以下实验进行探究。如图丙、丁、戊所示,A、B是完全相同的两个物块,与木板的接触面的粗糙程度不变。
[4]实验要求拉动物块时均需要保持物块做匀速直线运动,此时物块受力平衡,拉力大小等于物块受到的滑动摩擦力大小。
[5]由图丙、图丁两次实验测得F1<F2(物块A、B一起运动),增加物体后,压力变大,可得出结论:当接触面的粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
[6]由图丁和图戊两次实验可以探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系(物块AB一起运动),由于在压力和接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面积大小无关,所以实验测得F2=F3。
14.(2024·榆林子洲模拟)在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,同学们设计了如图甲、乙、丙所示的实验:
(1)实验中应用弹簧测力计拉着木块做匀速直线拉运动,根据 知识可知,此时木块受到的滑动摩擦力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)通过甲、丙两个实验可以得出结论:其他条件一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 ;
(3)若在丙实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】 二力平衡 等于 大 无关
【详解】(1)[1][2]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,木块处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)[3]通过甲、丙两个实验可知,丙实验在木板表面铺上毛巾,压力不变,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数较大,说明摩擦力较大,则可以得出结论:其他条件一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)[4]用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小无关。
15.(2024·西安滨河学校八模)小慧发现在探究滑动摩擦力的影响因素的实验中,很难拉着木块做匀速直线运动,而且由于手的不自觉抖动,导致测力计指针晃动,不易读数,于是她用一个小马达来代替人的手来拉动木块,小马达是匀速转动的,所以小木块也会被匀速拉动,实验过程如图所示。
(1)此实验进行多次测量的目的是 (选填“减小误差”或“获得普遍规律”);
(2) 两图可以探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)根据滑动摩擦力知识,乙图中木块被竖放,则测力计的示数应为 N;
(4)若将甲图马达转速加倍,则测力计示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 获得普遍规律 甲、丁 2.4 不变
【详解】(1)[1]实验中多次改变压力大小或接触面的粗糙程度进行多次测量,是为了避免实验的偶然性,获得普遍规律。
(2)[2]根据控制变量法的思想,要探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需控制压力大小相等,改变接触面的粗糙程度,所以可以选择甲、丁两图进行实验。
(3)[3]影响滑动摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度,比较甲、乙两图,乙图中木块被竖放,压力和接触面的粗糙程度不变,受到的滑动摩擦力也不变,所以弹簧测力计的示数也不变,为2.4N。
(4)[4]由题意可知,小马达是匀速转动的,将甲图马达转速加倍,则木块仍做匀速直线运动,且木块对木板的压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以木块受到的滑动摩擦力也不变。
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专题09 力与运动
1.(2024·陕西)“时代楷模”张玉滚老师扎根山区,将青春奉献给家乡的教育事业。如图,张老师挑着扁担将书本运回学校。下列分析正确的是( )
A.张老师停下时没有惯性
B.扁担被压弯说明力可以改变物体的形状
C.书本受到的重力方向会因袋子晃动而发生改变
D.扁担对肩膀的压力与肩膀对扁担的支持力是一对平衡力
2.(2023·陕西)在2023苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛决赛中,中国队以力克对手取得胜利,实现了三连冠。如图,是比赛的精彩瞬间。下列说法正确的是( )
A.羽毛球在下落的过程中,相对地面是运动的
B.羽毛球离开球拍后还能继续运动,是因为羽毛球受到惯性力
C.羽毛球上升到空中最高点时,不受重力
D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力
3.(2023·陕西)如图,是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)本次实验前,应在 方向上对弹簧测力计进行调零;
(2)如图-1,沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动,木块受到的拉力大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)木块受到的滑动摩擦力大小;
(3)如图-1,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”);
(4)如图-2,在木块上加放钩码,沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动。改变钩码的数量,多次实验后得出结论:其他条件一定时,压力越大,滑动摩擦力越 。
4.(2021·陕西)如图所示为拉弓射箭的情景,下列说法正确的是 ( )
A.用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状
B.箭被射出的过程中,动能转化为弹性势能
C.射出的箭可以继续向前运动是因为受到惯性作用
D.斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变
5.(2021·陕西)同学们在学完弹簧测力计的相关知识后,自制了一个“橡皮筋测力计”,将橡皮筋不挂重物时下端对应位置标为零刻度线:挂1N重物时,下端对应位置标为1N;将这段距离等分为20格,每格表示0.05N。用此测力计测量物体重力时,发现测量值不准确。为了弄清其中的原因,同学们探究了橡皮筋的伸长与受到外力的关系。
他们利用规格为0.05N的螺母若干、刻度尺、橡皮筋白板等进行了实验探究。不挂重物时,使橡皮筋下端与刻度尺的零刻度线对齐;挂不同重物时,橡皮筋下端对应不同的刻度值,作出标记,如图所示。
(1)螺母挂在橡皮筋下静止时,受到橡皮筋的拉力 (选填“大于”“等于”或“小于”)它受到的重力;
(2)同学们在橡皮筋下依次挂上个数不等的螺母,实验数据记录如下表。
试验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
螺母个数n/个
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
螺母总重G/N
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
刻度尺读数L/mm
0
5
11
20
30
45
60
75
90
110
135
158
①分析实验数据可初步得出:橡皮筋下所挂重物越重,橡皮筋的伸长越 ;
②进一步分析数据发现:每增加1个螺母时,刻度尺读数的变化量总体上是不同的,但中间有部分读数的变化量是相同的。若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的70.0mm处,推测橡皮筋下所挂的物体重约为 N(结果保留两位小数);若挂另一重物,静止时橡皮筋下端对应刻度尺的15.0mm处。此时 (选填“能”或“不能”)确定此物体的重;
(3)同学们根据实验数据,用此橡皮筋重新制作一个刻度均匀的测力计,橡皮筋上端和刻度尺的位置保持不变。若使测力计的量程最大,零刻度线应标在刻度尺的 mm刻度处,此测力计的最大量程为 ;
(4)同学们更换不同的橡皮筋进行探究,发现其它橡皮筋的特点均与此相似,他们由此总结出,若要用橡皮筋制作测力计,受橡皮筋材料影响,刻度均匀部分可测量范围 ,整体上测量不准确,所以橡皮筋不适合做测力计。
6.(2020·陕西)为探究影响滑动摩擦力大小的因素,实验小组的同学用如图1所示的装置和器材进行实验。
(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿 方向拉动,使其做 运动,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)在木块上加放砝码,是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系;在长木板上铺上棉布或毛巾,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面 的关系;
(3)实验中,大家发现弹簧测力计示数很难稳定,于是设计了如图2所示的装置来进行实验。水平传送带的速度可以调节,定滑轮摩擦忽略不计;
①启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面 ,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小,木块所受滑动摩擦力的方向沿水平向 ;
②某次实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小,大家发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小 。
一、单选题
1.(2024·榆林子洲模拟)人工智能飞速发展的今天,无人快递派送车已被广泛使用。如图所示是某款无人快递派送车正在送货的情景,下列分析正确的是( )
A.匀速转弯时,派送车的运动状态不变
B.以匀速行驶的派送车为参照物,车厢中的货物是运动的
C.若在行驶过程中所有力全部消失,派送车将做匀速直线运动
D.静止在水平地面时,派送车所受重力和它对地面的压力是一对平衡力
2.(2024·西安西工大附中七模)滑草是一项时尚的运动,可以让游客感受风一般的速度。如图是游客随滑草板下滑的情景。下列说法正确的是( )
A.以下滑的滑草板为参照物游客是运动的
B.游客随滑草板一起下滑是因为受到惯性作用
C.滑草板对草地的压力与草地对滑草板的支持力是一对平衡力
D.游客对滑草板的压力与她受到的支持力是相互作用力
3.(2024·西安阎良二模)中国运动员在2024年澳大利亚网球公开赛中获得亚军,实现了中国网球运动员在国际赛场的重大突破。如图是她用球拍击球的精彩瞬间,下列说法正确的是( )
A.用球拍击球时,给球施力的物体是运动员
B.球拍击球,使球飞出去,说明力是维持物体运动的原因
C.网球在空中飞行过程中,运动状态一定发生改变
D.击打球的不同部位,球的飞行方向不同,表明力的作用效果与力的方向有关
4.(2024·西安铁一曲江九模)2024年5月5日,在成都举办的2024年汤姆斯杯暨尤伯杯赛落下帷幕,国羽男、女队“双杀”印度尼西亚队夺冠,下列说法正确的是( )
A.羽毛球被球拍扣杀回去,说明力可以改变物体运动状态
B.羽毛球离开球拍后还能继续运动,是因为羽毛球受到惯性力
C.羽毛球上升到空中最高点时,处于平衡状态
D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力
5.(2024·西安铁一中八模)如图所示是水上乐园飞行表演,表演者双脚站在向下喷水的踏板上,水柱将人向上顶起,人在空中时而加速上升,时而急速翻滚,时而加速下降,还能在空中竖直悬停。下列说法不正确的是( )
A.踏板向下喷水,人向上升起,利用了物体间力的作用是相互的原理
B.加速上升过程中,表演者处于平衡状态
C.加速下降过程中,若人所受力全部消失,人将做匀速直线运动
D.人在空中竖直悬停时,人受到的重力和踏板对人的支持力是一对平衡力
6.(2024·西安交大附中六模)2024 世界泳联跳水世界杯(西安)落下帷幕,陕西省选手杨昊夺得冠军,成为本次赛事“三金王”。如图所示是该运动员正在比赛时的情境,下列判断正确的是( )
A.起跳时,运动员先对跳台施加了力,跳台后对运动员施加了力
B.运动员被弹起说明力可以改变物体的形状
C.运动员从空中下落过程中,重力势能转化为动能
D.起跳后能继续向上运动,是因为运动员受到向上的力大于自身的重力
7.(2024·西安商洛商南模拟)2024“一带一路东盟大湾杯”国际青少年足球锦标赛圆满落幕。下列关于足球比赛的说法正确的是( )
A.守门员手套上的花纹是为了增大摩擦力
B.空中飞行的足球运动到最高点时受力平衡
C.踢出去的足球继续运动是受到惯性的作用
D.静止在地面上的足球受到的重力与足球对地面的压力是一对平衡力
二、填空题
8.(2024·西安高新逸翠园十四模)植树节同学们一起去植树。他们掘地前先清理铁锹上的干泥土使铁锹表面光滑,这样做的目的是减小 力;铁锹头松了,将铁锹倒立,铁锹柄用力撞击硬地面,可以利用铁锹头自身的 来紧固铁锹头。
9.(2024·西安曲江二中七模)热爱运动的小安参与了迷你跑(5公里)马拉松项目比赛。小安穿着鞋底花纹较深的运动鞋参与比赛是为了 ;跑步时小安向后蹬地,他便向前奔跑,说明物体间力的作用是 的;若整个比赛过程中小安的平均速度为10km/h,则小安跑完全程的时间为 min。
10.(2024·西安唐南中学六模)2024年4月3日6时56分,我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将遥感四十二号01星发射升空。如图所示是火箭发射升空时的情景,燃气向下喷出,根据物体间力的作用是 的,使火箭获得上升的推力,该力的施力物体是 (选填“空气”或“喷出的燃气”)。
11.(2024·西安高新逸翠园三模)学习了弹簧秤的使用后,小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)。
(1)小敏将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10N的力使弹簧秤水平静止(图甲),此时弹簧秤的读数为 N;
(2)小敏取下弹簧秤,连接在两个相同木块之间(图乙),用水平向左10N的力使整体在粗糙水平面上一起做匀速直线运动。不计测力计自重,此时弹簧秤的读数 10N,木块A所受的摩擦力为 N。(选填“>”、“=”或“<”)
12.(2024·西安高新实验九模)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场点火升空,成功将 嫦娥六号月球探测器送入地月转移轨道,发射任务取得圆满成功。运载火箭升空的原理是力的作用是 的。嫦娥六号探测器将开启世界首次月球背面采样返回,若采集100g样品带回地球后,样品的质量 (选填“变大”“不变”或“变小”),样品所受重力为 N。
三、实验题
13.(2024·西安湖滨中学模拟)小明在西安的“丝路欢乐谷”体验了一项惊险刺激的游戏项目“过山车”,“过山车”从轨道的最高端飞驰而下,到达大回环的底端,再疾驰而上。回家后,小明做了以下的实验探究。
(1)小明设计了如图甲所示的装置,右侧的斜面倾角可以调节。
①保持右侧斜面倾角不变,让小球从左端等高线A处自由下滑,小球 (选填“能”或“不能”)到达右侧等高线处;
②小明在上述第①次实验中,其他条件不变,只减小了右侧斜面的倾角。他发现倾角越小,小球在右侧斜面上运行的距离越 (选填“大”、“小”或“不变”)。
进一步推理得出:当倾角为0°时,如图乙。如果小球在水平面运动时受到的阻力为0,则小球将做匀速直线运动。英国科学家牛顿在此类研究成果上,概括总结出一条重要的物理规律“牛顿第一定律”。这种方法在物理上称为 。
(2)通过以上实验,小明发现物体接触表面的粗糙程度是影响滑动摩擦力大小的因素之一,为了验证是否还有其他影响因素,小明进一步设计了以下实验进行探究。如图丙、丁、戊所示,B是完全相同的两个物块,与木板的接触面的粗糙程度不变:
①实验要求拉动物块时均需要保持物块做 运动,此时物块受力平衡;
②由图丙、图丁两次实验测得F₁可得出结论: ;
③图丁和图戊两次实验中(物块AB一起运动),实验测得F2 F3(选填“>”或“=””或“=”)
14.(2024·榆林子洲模拟)在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,同学们设计了如图甲、乙、丙所示的实验:
(1)实验中应用弹簧测力计拉着木块做匀速直线拉运动,根据 知识可知,此时木块受到的滑动摩擦力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)通过甲、丙两个实验可以得出结论:其他条件一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 ;
(3)若在丙实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”)。
15.(2024·西安滨河学校八模)小慧发现在探究滑动摩擦力的影响因素的实验中,很难拉着木块做匀速直线运动,而且由于手的不自觉抖动,导致测力计指针晃动,不易读数,于是她用一个小马达来代替人的手来拉动木块,小马达是匀速转动的,所以小木块也会被匀速拉动,实验过程如图所示。
(1)此实验进行多次测量的目的是 (选填“减小误差”或“获得普遍规律”);
(2) 两图可以探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)根据滑动摩擦力知识,乙图中木块被竖放,则测力计的示数应为 N;
(4)若将甲图马达转速加倍,则测力计示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
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