第3节 摩擦力(大单元分层作业)物理人教版2024八年级下册
2025-02-11
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2份
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66页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第3节 摩擦力 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 16.55 MB |
| 发布时间 | 2025-02-11 |
| 更新时间 | 2025-07-22 |
| 作者 | 飞哥初高物数研究员 |
| 品牌系列 | 上好课·大单元教学 |
| 审核时间 | 2025-02-11 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50360042.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
【八年级物理大单元设计】
8.3 摩擦力
目录
【基础达标练】 1
题型01:摩擦力及其产生条件 1
题型02:摩擦力的方向 2
题型03:静摩擦力的大小 3
题型04:摩擦力的示意图 4
题型05:实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素 5
题型06:有关摩擦力的创新实验 8
题型07:摩擦力的利用与防止 11
【能力提升练】 12
【中考真题练】 19
【基础达标练】
题型01:摩擦力及其产生条件
1.(多选)即使在冰上滑动的石块,最后也会停下来,这是由于( )
A.没有力对它作用 B.冰还不够光滑 C.石头遇到了阻力 D.石头的惯性逐渐减小
2.如图所示传送带正将一木块匀速向下传送,下列说法中正确的是( )
A.木块在此过程中受到了四个力的作用
B.因为木块与传送带相对静止,所以其不受摩擦力的作用
C.此过程中,木块所受的力一定是平衡力
D.该木块受到了滑动摩擦力的作用
3.(23-24八年级下·安徽六安·期中)如图,轻拉弹簧,水平面上的物体A和B处于静止状态,物体B受到的拉力的施力物体是 (选填“手”或“弹簧”),此时物体A (选填“受”或“不受”)摩擦力。
4.汽车行驶时,车轮与地面间的摩擦是 摩擦;而当急刹车时,车轮与地面间的摩擦为 摩擦。人在一般情况下步行前进时,若鞋底没有打滑,则鞋底与地面之间的摩擦属于摩擦 (前三空均选填“滑动”“滚动”或“静”),地面对鞋底的摩擦力方向是向 (选填“前”或“后”)的。
5.(23-24八年级下·陕西西安·阶段练习)弹力是由于物体发生 形变而产生的力。用圆珠笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦为 (后两空选填“滑动”或“滚动”)摩擦;刹车时,自行车刹车片与车圈之间的摩擦为 摩擦。
题型02:摩擦力的方向
6.(23-24八年级下·安徽淮南·阶段练习)电工定期对输电线路进行检查是我们用电安全的重要保障。如图所示,配有安全设备的电工正在沿竖直的电线杆匀速向下运动时,电工和设备( )
A.只受到重力的作用 B.受到向上的摩擦力
C.受到垂直于水平的摩擦力 D.受到向下的摩擦力
7.(2024·广东广州·中考真题)如图,把吸盘压在竖直的玻璃墙上,挤出空气,它就“吸”在玻璃墙上静止不动,则吸盘所受摩擦力( )
A.方向竖直向下 B.方向竖直向上
C.大于其所受重力 D.小于其所受重力
8.(多选)(2024·贵州黔东南·一模)热爱劳动的阳阳用毛刷清洗家中的地垫,清洗过程中,毛刷水平向右移动,地垫始终保持静止,如图所示,下列说法正确的是( )
A.地垫始终保持静止,所以水平方向不受力 B.地垫始终保持静止,所选参照物是地面
C.毛刷移动速度越快,所受摩擦力越大 D.地垫对毛刷的摩擦力方向为水平向左
9.(23-24八年级下·山东德州·期中)如图所示自行车启动时,人用脚向后蹬地,自行车向前运动,说明物体间力的作用是 ;骑行时,轮胎被压低一些,说明力可以改变物体的 ;自行车正常向前行驶的时候,车后轮和地面的摩擦的方向是 ,车前轮和地面的摩擦的方向是 (两空选填“向前”或“向后”)。
10.(2024·河南周口·三模)学校举行趣味运动会,其中一个项目是“夹球走”,其规则如图所示,两位同学背对背夹一氢气球,朝着图中箭头方向行走,最先走完规定距离者获胜。在此过程中,既要防止气球被压爆,又要防止气球飞走,两人背部必须保持竖直,此时气球受到的摩擦力方向 (选填“竖直向上”或“竖直向下”),当行进时,如果压力变小,此时气球受到摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
题型03:静摩擦力的大小
11.(23-24八年级下·湖北襄阳·期末)如下图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时有F=4N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,使A、B两个物体处于静止状态。下列分析正确的是( )
A.A和B之间摩擦力为0 B.地面对B的摩擦力为0
C.地面对B的摩擦力为4N,方向水平向左 D.地面对B的摩擦力为4N,方向水平向右
12.(23-24八年级上·上海普陀·期末)如图所示,“绳索攀爬”是消防员日常训练中的重要项目之一。某消防员的体重为G,若他从二楼竖直向上匀速攀爬到三楼的过程中受到绳子的摩擦力为f,则( )
A.G可能小于f B.G一定小于f
C.G可能等于f D.G一定等于f
13.(多选)(24-25八年级上·云南曲靖·阶段练习)如图甲所示,水平地面上的物体在水平向右拉力的作用下,从t=0开始,物体的运动情况如图乙,对于这个过程中力和运动描述正确的是( )
A.该物体一直做匀速直线运动
B.t=4s时,若F=3N,则地面的滑动摩擦力也为3N
C.从t=0到t=6s的过程中,拉力F一直在增大
D.从t=2s到t=6s的过程中,拉力F保持不变
14.如图所示,重100N的木箱放在水平地面上,某同学用20N的力水平向左推木箱,没有推动,此时木箱受到地面的摩擦力为 N,方向是 。当用40N的力水平向左推木箱时,木箱做匀速直线运动,此时木箱受到地面的摩擦力是 N。
15.(23-24八年级下·四川达州·期中)物体A重5N,物体B重10N,现对A施加一水平推力,将A、B压在竖直墙壁上保持静止,如图,则B的左表面所受的静摩擦力大小为 N,方向为 。
题型04:摩擦力的示意图
16.如图所示,物体A放在B上,在水平拉力F作用下一起向右做加速直线运动,不计空气阻力,画出物体A的受力示意图。
17.(22-23八年级下·陕西咸阳·期中)按要求作图,并保留作图痕迹。
(1)如图所示,图甲是某运动员在2022年北京冬奥会上沿赛道向上滑行的某一情景。请你在此情景的示意图乙中以O点为力的作用点,画出她受到的重力G,和此时赛道对她产生的摩擦力 f的示意图。
(2)如图丙,弹簧在大小为1.5N的水平拉力下静止,请在图丙中画出手受到弹簧的拉力的示意图。
18.(23-24八年级上·贵州贵阳·期末)国产大型客运飞机C919今年12月投入运营。进站乘飞机需将随身行李放置匀速水平运动的传送带进行安全检查,当乘客把行李放在传送带上时,传送带带动行李开始运动,请在图中画出行李A刚放在传送带上时的受力示意图。
19.(2024·贵州贵阳·一模)如图所示是利用传送带将货物匀速传送到高处的情景,请在答题卡的简化图中画出其中一货物所受重力G和摩擦力f的示意图(作用点画在O点)。
20.(23-24八年级下·山西大同·期中)如图所示,物块B放在小车A上随着小车一起向右做匀速直线运动,小车A上表面水平且粗糙,当小车A与正前方的墙碰撞时如乙图,请在乙图中画出碰撞时物体B受到的力的示意图(力都画在重心上)。
题型05:实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素
21.在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组的同学猜想滑动摩擦力大小可能与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。如图所示是同学们做实验时的情景。
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块A做 ,此时,弹簧测力计的示数 (选填“能”或“不能”)反映滑动摩擦力的大小。
(2)比较图丙和图 ,可得到结论:在保持压力一定时, ,滑动摩擦力越大。
(3)比较图 ,可得到结论:在保持 一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
22.小军完成了“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)如图①所示,在探究滑动摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉着木块在水平长木板上做 滑动,这时弹簧测力计所示的拉力为 N;
(2)如图②所示,比较图甲和图 可知,当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越 ;
(3)如图②所示,比较图乙和图丙可知,当压力 时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 ;
(4)如图②所示,这种探究方法叫 法。
23.某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小组同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,说明相互平衡的两个力方向 ,大小 。细心的小明在实验时发现,若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态。经过讨论,同学们发现产生这一现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)经过思考与交流后,实验小组决定改进实验设计小明同学设计了如图乙所示实验装置,小丽同学设计了如图丙所示实验装置,你认为 (“乙”或“丙”)装置更好;
(3)如图丙所示装置中,在左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在 上;
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图丙所示装置进行实验,下一步的操作是 ;
(5)实验结束后,小组通过总结,得到二力平衡的条件。小明由此联想到在探究滑动摩擦力与哪些因素有关时,如图丁所示,用弹簧测力计水平拉着放在长木板上的木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数 (选填“大于”“等于”或“小于”)木块受到的滑动摩擦力的大小就是利用了二力平衡的原理。
24.(23-24八年级下·四川遂宁·期末)在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,根据二力平衡知识可知,此时木块受到的滑动摩擦力大小 弹簧测力计的示数;
(2)甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关; 两个实验说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)小明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,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,发现用如图丁所示的方式测量滑动摩擦力效果更好,图丁实验中 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板。
25.(22-23八年级下·陕西咸阳·期中)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)如图所示的三次实验中,用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的摩擦力。
(2)①对比甲、乙实验可知:压力一定,接触面越粗糙,滑动摩擦力越
②对比 实验可知:接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大。
仔细观察乒乓球拍会发现其上有凹凸不平的橡胶胶粒,这可用结论 (选填“①”或“②”)来解释。
(3)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。
请回答下列问题:
为了测木块滑动摩擦力,需要测量物理量是( )
A 木板的质量m1 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木块的滑动摩擦力大小为f= (用已知和测量的物理量符号表示)。
③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 。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 ,就可以进行实验并得出正确结论。
题型06:有关摩擦力的创新实验
26.在测定滑动摩擦力的活动中,有同学设计了如下改进方案:将木块与弹簧测力计相连,弹簧测力计水平固定,水平拉动木板,如图所示。
(1)实验时 (选填“必须”或“不必”)拉动木板做匀速直线运动;
(2)若F=8N时,木板恰好被匀速拉动,木块静止不动,此时弹簧测力计的示数为6N,则木块 (选填“有”或“没有”)受到的摩擦力;
(3)若拉力F增大至20N,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
27.(23-24八年级下·新疆乌鲁木齐·期末)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明利用完全相同的两块铁块A、B设计了如图所示的实验。
压力传感器F压/N
1
2
3
4
…
拉力传感器F拉/N
0.2
0.4
0.6
0.8
…
(1)测量前,发现弹簧测力计指针不在零刻度线上,应先在 (填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计的指针调零;
(2)实验过程中小明拉着物块做匀速直线运动。比较图中甲、乙两次实验可知:滑动摩擦力的大小与 有关;根据图乙可推出图内中弹簧测力计的示数为 N;
(3)小亮又设计了如图丁所示的实验,实验过程 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。在铁块上继续逐个叠放相同的铁块,传感器的读数记录在表格中。当拉力传感器的读数F拉=2N时,压力传感器的示数为 N。
28.(24-25九年级上·黑龙江绥化·期中)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)实验时,应用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 运动,这是根据 知识得出,弹簧测力计对木块的拉力与木块所受摩擦力相等;
(2)甲乙两次实验说明:在接触面 相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)比较实验乙、丙两次实验,可得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”);
(4)在操作过程中小明还发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如实验丁所示,此过程中,木块处于 (选填“平衡”或“不平衡”)状态,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(5)小明要对实验装置进行改动,如实验戊所示,在用力将木板向右拉出的过程中,弹簧测力计B的示数 (选填“能”或者“不能”)反映木块与木板间的滑动摩擦力大小。实验中 (选填“需要”或“不需要”)要匀速拉动长木板。此时木块对木板的摩擦力的方向为 (选填“水平向左”或“水平向右”)。
29.(23-24八年级下·江苏镇江·期中)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中。
(1)小黄同学进行了如图甲、乙、丙三个实验探究过程:
(a)实验中,小黄必须沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做 运动。据 知识可知,弹簧测力计的拉力大小等于摩擦力大小。
(b)对比图中 两个探究过程,可以探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。
(c)实验探究中,小黄采用的实验探究方法是 。
(2)学过摩擦力知识后,小明又想探究:滑动摩擦力的大小是否与重力大小有关?他利用如图丁所示装置进行探究实验,实验步骤如下:
实验序号
台式测力计示数F1/N
金属盒总重力G/N
弹簧测力计示数F2/N
①
4.8
4.8
1.8
②
3.2
1.2
③
4.8
6.4
1.8
步骤1:把金属盒放在质量不计的白纸上,读出台式测力计示数,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
步骤2:将质量不计的氢气球系在金属盒上,氢气球可通过细绳对金属盒施加向上的拉力,读出台式测力计示数,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
步骤3:再往金属盒注入适量的沙子,使台式测力计示数与步骤①中的示数相等,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数。
实验相关数据如上表:
(a)与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比,拉动白纸进行实验具有容易操作的优点,具体体现在 。(写出一条即可)
(b)请你补齐表中空格处的数据,其值为 N;
(c)实验中是通过 来改变金属盒总重力的;
(d)比较实验步骤 (填序号)的数据,说明摩擦力大小与重力无关。
30.(2024·陕西西安·二模)小明同学用如图甲所示的装置,探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关:
(1)图甲中,小明将木块放在水平木板上,弹簧测力计沿水平方向拉动木块做 运动,此时拉力与滑动摩擦力的大小相等;
(2)实验时小明记录的部分数据如表所示:
序号
木块放置情况
木板表面情况
压力/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
6
1.2
2
平放
木板
8
1.6
3
平放
木板
10
2.0
4
平放
木板表面铺棉布
6
1.8
5
平放
木板表面铺毛巾
6
3.0
①分析序号为1、2、3的三组数据可得出结论: ;
②分析序号为 的三组数据可得出结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)若小明先在竖直方向上对弹簧测力计调零,后用它拉动物体在水平放置的长木板上运动,则测出的滑动摩擦力 (选填“大于”“等于”或“小于”)实际滑动摩擦力;
(4)小明对实验装置进行改进,用图乙装置进行实验、他用水平拉力拉动长木板,待弹簧测力计示数稳定后,读出弹簧测力计示数如图乙所示为 N,即为木块受到的滑动摩擦力大小,实验时,下列操作条件必须的是 (填字母);
A.实验时,匀速拉动木板
B.与木块相连的细线保持水平
C.实验时,拉动木板的力大小一致
(5)小明利用图乙装置进行实验,根据实验数据绘出了如图丙中的图线①和②,你认为图线①与图线②不一样的原因是 。
题型07:摩擦力的利用与防止
31.如图所示为人骨关节的示意图,关节由关节囊包裹形成密闭的关节腔,关节腔内含有滑液,可以减小骨与骨之间的摩擦。下列改变摩擦的方法与此相同的是( )
A.推书柜时,先将书移出
B.车子陷在泥里,在轮胎下面垫石子
C.搬运重物时在下方垫圆滚木
D.磁悬浮列车启动时要悬浮起来
32.(24-25九年级上·四川眉山·期中)下列事例中,增大有益摩擦的是( )
A.旅游鞋底刻有凹凸不平的花纹 B.给机器的轴承加润滑油
C.推动笨重物体时,常垫滚木 D.雪橇的底部非常光滑
33.如图所示,演奏二胡时,弓弦与琴弦的摩擦使琴弦振动发声,琴师增大弓弦与琴弦间摩擦力的方法是( )
A.减小弓弦与琴弦之间的压力
B.往弓弦上抹松香
C.往弓弦上抹润滑油
D.使弓弦与琴弦接触面分离
34.(23-24八年级下·湖北武汉·期中)冰壶体育运动中,下列说法正确的是( )
A.蹬冰鞋用橡胶底是为了减小摩擦力
B.滑冰鞋用塑料底是为了增大摩擦力
C.比赛中,运动员在冰壶前方刷冰面为了增大惯性
D.比赛中,运动员在冰壶前方刷冰面为了减小摩擦力
35.(23-24八年级下·陕西渭南·期中)如图所示是街头随处可见的共享自行车,下列自行车的设备中为了减小摩擦的是( )
A.车上安装有刹车闸 B.车把手做的较粗糙
C.车轴处装有滚动轴承 D.车轮上的花纹
【能力提升练】
一、单选题
1.(23-24八年级下·四川遂宁·期末)如图所示为甲、乙两队正在进行拔河比赛的情景,下列有关说法正确的是( )
A.比赛时穿钉鞋背书包可以减小对地面的摩擦力
B.获胜方对地面的摩擦力大于失败方对地面的摩擦力
C.获胜方对绳子的拉力大于失败方对绳子的拉力
D.为了取胜,常选用体重较大的运动员,主要是因为他们力气大
2.(23-24八年级下·新疆乌鲁木齐·期末)如图所示,A、B两同学推墙,A向前推B,B向前推墙,墙未动。假如每人的推力大小都为F,则以下说法中正确的是( )
A.墙受到的力为2F B.墙受到的力大于F,小于2F
C.两位同学受到地面的摩擦力大小都为F D.B同学不受摩擦力
3.如图甲所示,水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动,在刚进入区域③时撤去拉力,物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的图像,下列说法正确的是( )
A.区域①比区域②的路面更粗糙
B.物块在区域①路面上所受的摩擦力等于2N
C.物块在区域②路面上所受的摩擦力等于2N
D.区域③物块没停下前受到的合力为零
4.(24-25九年级上·上海·阶段练习)用10牛的水平力把重2牛的正方体木块紧压在竖直的墙壁上,则木块对墙壁的压力为( )
A.12牛 B.10牛 C.8牛 D.2牛
5.(2024·江苏宿迁·二模)如图所示,A和B两个材料相同的硬质正方体分别以甲、乙、丙三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动,其速度关系是v1<v2<v3,下列说法中正确的个数为( )
①F1<F2<F3;
②F1=F2=F3;
③三种情况中A物体所受到的摩擦力大小关系为f2=f3>f1;
④三种情况中B物体下表面所受到的摩擦力大小关系为f2'<f1'<f3'。
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
6.(23-24八年级下·河北廊坊·期中)用20N的力握住一个重为2.5N的保温杯,使其竖直方向静止在空中,手与保温杯间的摩擦力为,若增大握力到35N,手与保温杯间的摩擦力。为下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
7.(2023·四川泸州·一模)如图是小华用弹簧测力计测量力大小的实验,A为上下表面粗糙程度相同的长木板,B为每个面的粗糙程度均相同的长方体金属块,现用5N的水平拉力F拉动长木板A,使它在水平地面上向右做匀速直线运动,长方体金属块B相对地面静止,弹簧测力计示数为2N。以下分析正确的是( )
A.金属块B对长木板A的压力与长木板A对金属块B支持力的合力等于零
B.实验中,必须让长木板A作匀速直线运动才能测出金属块B受到的摩擦力
C.若增大作用在长木板上的水平拉力F,地面对长木板A的摩擦力一定增大
D.利用上图的器材,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关
8.(2024·山东泰安·二模)如图所示,带有定滑轮的长木板固定不动,铝块在弹簧测力计的作用下沿水平方向做匀速直线运动,忽略绳重及滑轮摩擦。下列说法中( )
①甲图中,铝块所受摩擦力等于拉力F
②比较图乙、丙两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系
③乙、丙两图中铝块受到的摩擦力相等
④若图丁中铝块做加速运动,所受滑动摩擦力不变
A.只有①②正确 B.只有②④正确 C.只有①③正确 D.只有①④正确
9.(23-24八年级下·四川成都·期中)如图所示,在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,小南将弹簧测力计圆环固定在墙上,挂钩拉着木块A,木块A下面是一长木板B,实验时用的拉力拉着长木板B在粗糙水平面上向左做匀速直线运动,则( )
①实验时必须匀速拉动长木板 ②若增大拉力F,测力计的示数会变大
③砝码受到物体A的摩擦力为0N ④物块B下表面受到的摩擦力为2.6N
A.只有①②正确 B.只有③④正确 C.只有②④正确 D.只有②③正确
10.如图所示,在小桶内装入适量的沙子后,滑块在水平拉力的作用下,恰好在水平桌面上向右做匀速直线运动,已知滑块质量为M,小桶和沙子的总质量为m,不计滑轮摩擦及绳子自重,则下列说法中正确的是( )
A.滑块对桌面的摩擦力方向为水平向左
B.滑块受到的摩擦力大小为Mg
C.细绳对滑块的拉力大小为(M-m)g
D.细绳对滑块的拉力大小为mg
二、多选题
11.如图所示,甲、乙两队正在进行拔河比赛。经过激烈比拼,甲队获胜,下列说法正确的是( )
A.甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
B.甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
C.甲队受到地面的摩擦力小于乙队受到地面的摩擦力
D.甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力
12.(23-24八年级下·云南曲靖·阶段练习)如图甲所示,放在水平地面上的物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间的关系图象如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图象如图丙所示。下列有关说法正确的是( )
A.1s时物体没有运动是因为推力小于摩擦力
B.0~6s内,物体始终受到平衡力的作用
C.2~6s内,物体受到的摩擦力的大小不变
D.t=3s时,物体受到的摩擦力为2N
13.(23-24九年级下·河南南阳·阶段练习)如图所示,在平直路面上向右行驶的小车中,一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁,另一端连接置于小车底板上的木块,弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块突然压缩弹簧,则小车一定在做减速运动
B.若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做加速运动
C.木块静止不动时,弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力是一对平衡力
D.若弹簧未发生形变,则小车一定在做匀速运动
三、填空题
14.(2024·云南·模拟预测)如图所示,重5N的物体,用F=20N的力,将它压在竖直墙面上静止不动,则物体受到摩擦力大小为 N。将压力减小为15N时,物体仍静止,则物体受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)在水平面上有一物体A,其受到水平推力F1=12N和F2=5N的作用后,处于静止状态,如图所示。此时物体受到的静摩擦力是 N;如果将F1撤去,物体A将 (选填“向右运动”“向左运动”或“静止”)。
16.(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)如图所示,物体A、B重均为20N,用30N的力将A垂直压在墙上静止不动。物体B受到15N的水平推力静止不动,物体A和物体B所受的摩擦力大小分别是、,则 N, N。
17.(2024·河北·一模)如图所示,用6N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右运动,物体B相对地面静止不动,弹簧测力计示数为2N,根据 原理可得,B所受摩擦力的大小为 N,方向为 (选填“水平向左”或“水平向右”),该装置的优点是 (选填“需要”或“不需要”)长木板A做匀速直线运动。
18.某同学用如图所示的装置测量铁块(质量为2kg)和木板(质量为1kg)间的摩擦力:(不计滑轮和绳的重力,以及轮轴与轮之间的摩擦,g取9.8Nkg)
(1)当用力F拉动木板向右运动,铁块先向右运动一小段距离后相对地面静止,此时铁块受到的摩擦力为 (选填“滑动”或“静”)摩擦力;
(2)此时弹簧测力计的示数(如图所示)为 N,铁块与木板间的摩擦力和压力的比值为 。若木板与地面间的摩擦力与压力有相同的比值,为了能匀速拉动木板,拉力F= N。
四、实验题
19.(2024·甘肃金昌·一模)小文同学在做“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、宽、高均不相同的长方体木块,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,通过水平细绳,绕过定滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。
(1)电机顺时针匀速转动,木块所受摩擦力的方向为水平向 。(选填“左”或“右”)
(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。由图像可知,滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关,还与 有关;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)。
(4)本实验采用传送带的好处是 (答出一条即可)。
五、计算题
20.(23-24八年级下·湖南永州·阶段练习)如图所示,物块A所受的重力为25N,物块B所受的重力为15N,水平推力F作用在物块A上,A与竖直墙面接触,A和B一起匀速下滑。
(1)求B对A的压力F压;
(2)求此时A受到墙壁的摩擦力f;
(3)若推力F保持不变,将B取走,在A的下方施加一个力F1;使A恰好向上做匀速直线运动,求F1的大小。
21.(23-24八年级下·河南驻马店·期中)现在各国的科学家正致力开发产生较少污染的电动汽车,希望可以取代燃烧汽油的汽车。但使用电动汽车会增加用电的需求,即间接增加发电厂释放的污染物。鉴于此,一些环保人士就提倡发展太阳能汽车,相比传统燃油汽车,太阳能汽车是真正的零排放。如图是一款太阳能汽车,它可以实现自动驾驶和远程操控,其质量为800kg,取g=10N/kg,求:
(1)汽车受到的重力;
(2)若该汽车在平直的路面上匀速行驶时,受到的阻力是车重的0.04倍,求汽车牵引力的大小;
(3)请在图乙上画出汽车受力的示意图(不需标出力的大小)。
【中考真题练】
1.(2024·山东青岛·中考真题)小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
2.(2024·西藏·中考真题)观看天宫课堂后,卓玛设想如果地球上物体的重力突然消失,身边的物理现象将发生变化,其中合理的是( )
A.物理课本将没有质量 B.擦黑板时将不存在摩擦力
C.卡定沟瀑布依然飞流直下 D.在地面上正常行走将异常困难
3.(2024·四川巴中·中考真题)自行车是人类的一项伟大发明。与自行车有关的物理知识,下列说法错误的是( )
A.手柄上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
B.刹车时,是通过增大刹车皮与钢圈之间的压力来增大摩擦
C.轴承上加润滑油是为了消除摩擦
D.用滚动轴承是为了减小摩擦
4.(2024·山东济南·中考真题)小华发现,有时候垫毛巾更容易拧开罐头盖。下列改变摩擦的方法与之相同的是( )
A.骑自行车刹车时用力捏闸 B.使劲擦黑板擦得更干净
C.装滚轮的储物箱更易推动 D.凹凸花纹的地砖更防滑
5.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)为了强身健体,泽轩同学每天都要用哑铃锻炼。如示意图所示,泽轩同学平举手臂,静止拿着哑铃。以下受力分析正确的是( )
A.当感觉肌肉酸软时,是因为哑铃给手的摩擦力大小增大了
B.哑铃所受重力和手对哑铃的摩擦力是一对相互作用力
C.哑铃所受重力和手对哑铃的作用力是一对相互作用力
D.哑铃所受重力和手对哑铃的作用力是一对平衡力
6.(2024·江苏镇江·中考真题)如图所示,小明在测量滑动摩擦力时,将物块A置于水平木板上,用弹簧测力计水平向右拉A,使其始终做匀速直线运动。经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为和。两区域示数不同的原因是( )
A.在区域1中A对木板的压力更大 B.在区域2中A对木板的压力更大
C.木板上区域1的粗糙程度更大 D.木板上区域2的粗糙程度更大
7.(2024·内蒙古·中考真题)如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右的拉力F1=9N,B物块受到水平向左的拉力F2=6N,此时A、B两物块一起向右做匀速直线运动,则A对B的摩擦力方向 (选填“向左”或“向右”),B对水平桌面的摩擦力大小为 N。
8.(2024·吉林·中考真题)用力捏车闸可以使自行车快速停下来,用力捏车闸是通过增大 来增大摩擦,自行车快速停下来说明力可以改变物体的 。
9.(2024·陕西·中考真题)如图,木块在粗糙的水平地面上向右滑行,请画出木块所受摩擦力f的示意图。
10.(2024·山东威海·中考真题)小明利用椅子做俯卧撑,如图所示。请画出小明受到的重力和脚蹬水平地面时鞋底受到的摩擦力的示意图。
11.(2024·山东潍坊·中考真题)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3N,第2次弹簧测力计的示数为0.6N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想 是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 。
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中, (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由: 。
12.(2024·四川内江·中考真题)某实验小组的同学在“探究滑动摩擦力大小”的实验中。
(1)如图甲,用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在长木板上做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力F的大小;
(2)在图甲实验中发现,很难保持木块在(1)小题中的运动,且弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们对实验装置进行了改进,如图乙所示,将弹簧测力计水平固定,通过拉力F′拉动长木板进行实验,测量数据记录如表所示:
实验次数
木块放置情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
1.2
2
侧放
1.2
3
竖放
1.2
(3)根据实验数据可以得出:木块所受的滑动摩擦力大小应为 N,滑动摩擦力的大小与接触面的面积 (选填“有关”或“无关”)。图乙与图甲相比,图乙装置的优点之一是弹簧测力计的示数更 (选填“稳定”或“不稳定”)。
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【八年级物理大单元设计】
8.3 摩擦力
目录
【基础达标练】 1
题型01:摩擦力及其产生条件 1
题型02:摩擦力的方向 3
题型03:静摩擦力的大小 5
题型04:摩擦力的示意图 7
题型05:实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素 10
题型06:有关摩擦力的创新实验 15
题型07:摩擦力的利用与防止 21
【能力提升练】 23
【中考真题练】 36
【基础达标练】
题型01:摩擦力及其产生条件
1.(多选)即使在冰上滑动的石块,最后也会停下来,这是由于( )
A.没有力对它作用 B.冰还不够光滑 C.石头遇到了阻力 D.石头的惯性逐渐减小
【答案】BC
【详解】A.石块在运动过程中受到冰面的摩擦力、重力和支持力,故A不符合题意;
B.石块在冰面上滑动,速度会越来越慢,直至停下来,说明石块在滑动的过程中,始终受到一个力的作用,这个力不停地在改变它的运动状态,这个力就是摩擦力,既然有摩擦力,说明冰面还不够光滑,故B符合题意;
C.石块受到冰面的摩擦力,所以最终也会停下来,故C符合题意;
D.惯性是指物体保持原来运动状态的一种性质,一切物体在任何情况下都具有惯性,惯性是物体本身所具有的一种性质,惯性只与物体的质量有关,因石块的质量不变,所以其惯性不变,故D不符合题意。
故选BC。
2.如图所示传送带正将一木块匀速向下传送,下列说法中正确的是( )
A.木块在此过程中受到了四个力的作用
B.因为木块与传送带相对静止,所以其不受摩擦力的作用
C.此过程中,木块所受的力一定是平衡力
D.该木块受到了滑动摩擦力的作用
【答案】C
【详解】AC.传送带将木块匀速向下传送,木块与传送带没有发生位置改变,即木块相对于传送带静止。木块处于平衡状态,受到平衡力的作用;此时木块受到竖直向下的重力,垂直于传送带向上的支持力,木块相对于传送带有向下运动的趋势,故还受到传动带平行于传送带向上的摩擦力,故A错误,C正确;
BD.因为木块与传送带之间相对静止,但有相对运动趋势,所以木块受静摩擦力的作用,故BD错误。
故选C。
3.(23-24八年级下·安徽六安·期中)如图,轻拉弹簧,水平面上的物体A和B处于静止状态,物体B受到的拉力的施力物体是 (选填“手”或“弹簧”),此时物体A (选填“受”或“不受”)摩擦力。
【答案】 弹簧 不受
【详解】[1]手拉弹簧使弹簧发生形变,弹簧会对手和物体B同时产生弹力的作用,物体B受到的拉力的施力物体是弹簧。
[2]水平面上的物体A和B处于静止状态,A处于平衡状态,水平方向不受力的作用,此时物体A不受摩擦力。
4.汽车行驶时,车轮与地面间的摩擦是 摩擦;而当急刹车时,车轮与地面间的摩擦为 摩擦。人在一般情况下步行前进时,若鞋底没有打滑,则鞋底与地面之间的摩擦属于摩擦 (前三空均选填“滑动”“滚动”或“静”),地面对鞋底的摩擦力方向是向 (选填“前”或“后”)的。
【答案】 滚动 滑动 静 前
【详解】[1]汽车正常行驶时,车轮在地面上滚动,车轮与地面间的摩擦是滚动摩擦。
[2]急刹车时,车轮不再滚动,而是在地面上滑动,此时车轮与地面间的摩擦为滑动摩擦。
[3]人在一般情况下步行前进时,若鞋底与地面没有打滑,鞋底与地面之间相对静止,但有相对运动的趋势,这种摩擦属于静摩擦。
[4]人步行前进时,鞋底相对地面有向后的运动趋势,根据摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反,可知地面对鞋底的摩擦力方向是向前的。
5.(23-24八年级下·陕西西安·阶段练习)弹力是由于物体发生 形变而产生的力。用圆珠笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦为 (后两空选填“滑动”或“滚动”)摩擦;刹车时,自行车刹车片与车圈之间的摩擦为 摩擦。
【答案】 弹性 滚动 滑动
【详解】[1]由于物体发生弹性形变而产生的力叫弹力。
[2]用圆珠笔写字时,笔头里的小钢珠在纸面滚动,故笔尖与纸面之间的摩擦为滚动摩擦力。
[3]刹车时,自行车的刹车片与车圈之间有向对滑动,所以产生的摩擦力为滑动摩擦力。
题型02:摩擦力的方向
6.(23-24八年级下·安徽淮南·阶段练习)电工定期对输电线路进行检查是我们用电安全的重要保障。如图所示,配有安全设备的电工正在沿竖直的电线杆匀速向下运动时,电工和设备( )
A.只受到重力的作用 B.受到向上的摩擦力
C.受到垂直于水平的摩擦力 D.受到向下的摩擦力
【答案】B
【详解】电工带着设备匀速爬行,处于平衡状态,所受合力为零,则电工在竖直方向只受到重力和摩擦力,而重力方向向下,所以无论电工向上爬还是向下爬,摩擦力都向上,大小等于重力的大小,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
7.(2024·广东广州·中考真题)如图,把吸盘压在竖直的玻璃墙上,挤出空气,它就“吸”在玻璃墙上静止不动,则吸盘所受摩擦力( )
A.方向竖直向下 B.方向竖直向上
C.大于其所受重力 D.小于其所受重力
【答案】B
【详解】吸盘“吸”在玻璃墙上静止不动,受到的摩擦力与重力是一对平衡力,大小相等;方向相反,重力方向竖直向下,摩擦力方向竖直向上,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.(多选)(2024·贵州黔东南·一模)热爱劳动的阳阳用毛刷清洗家中的地垫,清洗过程中,毛刷水平向右移动,地垫始终保持静止,如图所示,下列说法正确的是( )
A.地垫始终保持静止,所以水平方向不受力 B.地垫始终保持静止,所选参照物是地面
C.毛刷移动速度越快,所受摩擦力越大 D.地垫对毛刷的摩擦力方向为水平向左
【答案】BD
【详解】AD.地垫始终保持静止,毛刷水平向右移动,地垫会阻碍毛刷向右运动,所以地垫给毛刷一个向左的摩擦力,由于物体间力的作用是相互的,所以毛刷给地垫一个向右的力,所以地垫水平方向上是受力的,故A错误,D正确;
B.地垫与地面之间没有发生相对位置的变化,以地面为参照物,地垫是静止的,故B正确;
C.毛刷移动过程中,压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以受到的滑动摩擦力不变,滑动摩擦力的大小与速度大小无关,故C错误。
故选BD。
9.(23-24八年级下·山东德州·期中)如图所示自行车启动时,人用脚向后蹬地,自行车向前运动,说明物体间力的作用是 ;骑行时,轮胎被压低一些,说明力可以改变物体的 ;自行车正常向前行驶的时候,车后轮和地面的摩擦的方向是 ,车前轮和地面的摩擦的方向是 (两空选填“向前”或“向后”)。
【答案】 相互的 形状 向前 向后
【详解】[1]自行车启动时,人用脚向后蹬地,脚给地向后的力,同时地给脚向前的力,自行车向前运动,说明物体间力的作用是相互的。
[2]力的三要素都会影响力的作用效果,骑行时,轮胎被压低一些,说明力可以改变物体的形状。
[3][4]因为自行车的后轮是驱动轮,前轮是从动轮;自行车正常向前行驶的时候,后轮对地面有一个水平向后的摩擦力,由于物体间力的作用是相互的所以地面也同时给后轮一个水平向前的摩擦,这个摩擦力驱动自行车向前运动;前轮受到的地面的摩擦力将阻碍它向前运动,故地面对前轮的摩擦力方向是向后。
10.(2024·河南周口·三模)学校举行趣味运动会,其中一个项目是“夹球走”,其规则如图所示,两位同学背对背夹一氢气球,朝着图中箭头方向行走,最先走完规定距离者获胜。在此过程中,既要防止气球被压爆,又要防止气球飞走,两人背部必须保持竖直,此时气球受到的摩擦力方向 (选填“竖直向上”或“竖直向下”),当行进时,如果压力变小,此时气球受到摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 竖直向上 不变
【详解】[1]两人背部保持竖直,此时气球在竖直方向处于静止状态,气球受到的摩擦力与重力是一对平衡力,重力方向竖直向下,摩擦力方向竖直向上。
[2]当行进时,如果压力变小,此时气球受到摩擦力始终等于重力,重力大小不变,则摩擦力大小不变。
题型03:静摩擦力的大小
11.(23-24八年级下·湖北襄阳·期末)如下图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时有F=4N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,使A、B两个物体处于静止状态。下列分析正确的是( )
A.A和B之间摩擦力为0 B.地面对B的摩擦力为0
C.地面对B的摩擦力为4N,方向水平向左 D.地面对B的摩擦力为4N,方向水平向右
【答案】B
【详解】A.对A在水平方向受力分析可知,A在水平方向上受到水平向左的拉力F,又因A在水平方向受力平衡,故可知,A在水平方向受到B水平向右的摩擦力,大小等于力F的大小,为4N,故A错误;
BCD.将A、B看成一个整体,对整体在水平方向受力分析可知,整体在水平方向上分别受到水平向左的拉力F和水平向右的拉力F,因整体在水平方向已经二力平衡,故可知地面对整体无摩擦力作用,即地面对B的摩擦力为0,故B正确,CD错误。
故选B。
12.(23-24八年级上·上海普陀·期末)如图所示,“绳索攀爬”是消防员日常训练中的重要项目之一。某消防员的体重为G,若他从二楼竖直向上匀速攀爬到三楼的过程中受到绳子的摩擦力为f,则( )
A.G可能小于f B.G一定小于f
C.G可能等于f D.G一定等于f
【答案】D
【详解】消防员握着绳子竖直向上攀爬时,手和绳子是相对静止的,故手和绳子之间是静摩擦力,手在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力,这两个力始终大小相等,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
13.(多选)(24-25八年级上·云南曲靖·阶段练习)如图甲所示,水平地面上的物体在水平向右拉力的作用下,从t=0开始,物体的运动情况如图乙,对于这个过程中力和运动描述正确的是( )
A.该物体一直做匀速直线运动
B.t=4s时,若F=3N,则地面的滑动摩擦力也为3N
C.从t=0到t=6s的过程中,拉力F一直在增大
D.从t=2s到t=6s的过程中,拉力F保持不变
【答案】BD
【详解】A、由s随时间t的变化图像可知,物体在0~2s内速度为零,处于静止状态,2s以后物体处于匀速直线运动状态,故A错误;
B、当t=4s时,物体做匀速直线运动,F=3N,受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,两个力的大小相等,地面的滑动摩擦力也为3N,故B正确;
CD.物体在0~2s内速度为零,处于静止状态,静摩擦力和拉力是平衡力,拉力增大,摩擦力增大,当2s以后物体做匀速直线运动,受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,两个力的大小相等,而压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,所以匀速直线运动阶段力F没有增大,故C错误,D正确。
故选BD。
14.如图所示,重100N的木箱放在水平地面上,某同学用20N的力水平向左推木箱,没有推动,此时木箱受到地面的摩擦力为 N,方向是 。当用40N的力水平向左推木箱时,木箱做匀速直线运动,此时木箱受到地面的摩擦力是 N。
【答案】 20 水平向右 40
【详解】[1][2]重为100N的木箱放在水平地面上,某同学用20N的力水平向左推木箱,没有推动,木箱受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,此时木箱受到地面的摩擦力为20N,方向是水平向右。
[3]当用40N的力水平向左推木箱时,木箱做匀速直线运动,木箱受到的推力和摩擦力是一对平衡力,此时木箱受到地面的摩擦力是40N。
15.(23-24八年级下·四川达州·期中)物体A重5N,物体B重10N,现对A施加一水平推力,将A、B压在竖直墙壁上保持静止,如图,则B的左表面所受的静摩擦力大小为 N,方向为 。
【答案】 5 竖直向下
【详解】[1][2]A在竖直方向上受重力、摩擦力而处于静止状态,故A所受摩擦力应等于A的重力,即f=GA=5N
A所受摩擦力方向向上;因A对B的作用力与B对A的作用力为相互作用力,大小相等,方向相反,故B左表面受到A对B的摩擦力为5N,方向竖直向下。
题型04:摩擦力的示意图
16.如图所示,物体A放在B上,在水平拉力F作用下一起向右做加速直线运动,不计空气阻力,画出物体A的受力示意图。
【答案】
【详解】物块A和B以相同的速度一起沿水平方向向右做加速直线运动,A的运动状态发生了改变,A相对于B有向左的运动趋势,故A受向右的摩擦力的作用;A竖直方向上受重力和支持力的作用,并且这两个力是平衡力,大小相等,重力的方向竖直向下,支持力的方向竖直向上。如图所示:
17.(22-23八年级下·陕西咸阳·期中)按要求作图,并保留作图痕迹。
(1)如图所示,图甲是某运动员在2022年北京冬奥会上沿赛道向上滑行的某一情景。请你在此情景的示意图乙中以O点为力的作用点,画出她受到的重力G,和此时赛道对她产生的摩擦力 f的示意图。
(2)如图丙,弹簧在大小为1.5N的水平拉力下静止,请在图丙中画出手受到弹簧的拉力的示意图。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由题意可知,人受到竖直向下的重力,作用点在其重心,受到与其相对运动方向相反的沿斜面向下的摩擦力,作用点也可以画在重心上,如图所示:
(2)由于物体间力的作用是相互的,手对弹簧的拉力为1.5N,弹簧对手的拉力大小也为1.5N,手受到弹簧的拉力,受力物体是手,作用点在手与弹簧接触的点,方向沿弹簧的收缩方向,水平向左,如图所示:
18.(23-24八年级上·贵州贵阳·期末)国产大型客运飞机C919今年12月投入运营。进站乘飞机需将随身行李放置匀速水平运动的传送带进行安全检查,当乘客把行李放在传送带上时,传送带带动行李开始运动,请在图中画出行李A刚放在传送带上时的受力示意图。
【答案】
【详解】传送带带动行李开始运动,行李水平向右做加速运动,行李加速过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用,重力的方向竖直向下,支持力的方向竖直向上,摩擦力的方向水平向右(此时摩擦力为向右运动的动力),作用点都画在行李箱的重心上。如图所示:
19.(2024·贵州贵阳·一模)如图所示是利用传送带将货物匀速传送到高处的情景,请在答题卡的简化图中画出其中一货物所受重力G和摩擦力f的示意图(作用点画在O点)。
【答案】
【详解】物体受到重力,方向竖直向下,物体在传送带上时,相对于传送带有下滑的趋势,故摩擦力的方向平行于斜面向上,作用点都可以近似在物体的重心,如下图所示:
20.(23-24八年级下·山西大同·期中)如图所示,物块B放在小车A上随着小车一起向右做匀速直线运动,小车A上表面水平且粗糙,当小车A与正前方的墙碰撞时如乙图,请在乙图中画出碰撞时物体B受到的力的示意图(力都画在重心上)。
【答案】
【详解】物体B受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,两个力大小相等;当小车A与正前方的墙碰撞时,物体B由于惯性,继续向右运动,所以物体B受到水平向左的摩擦力,如下图所示:
题型05:实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素
21.在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组的同学猜想滑动摩擦力大小可能与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。如图所示是同学们做实验时的情景。
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块A做 ,此时,弹簧测力计的示数 (选填“能”或“不能”)反映滑动摩擦力的大小。
(2)比较图丙和图 ,可得到结论:在保持压力一定时, ,滑动摩擦力越大。
(3)比较图 ,可得到结论:在保持 一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
【答案】(1) 匀速直线运动 能
(2) 乙 接触面越粗糙
(3) 甲、乙 接触面粗糙程度
【详解】(1)[1][2]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,拉力与摩擦力是一对平衡力,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计示数,因此弹簧测力计的示数能反映滑动摩擦力的大小。
(2)[1][2]如图所示,乙、丙实验的压力相同,接触面的粗糙程度不同,是为了研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关,在保持压力一定时,接触面的粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。
(3)[1][2]如图所示,甲、乙实验的接触面的粗糙程度相同,压力不同,是为了研究滑动摩擦力大小与压力大小有关,在保持接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
22.小军完成了“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)如图①所示,在探究滑动摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉着木块在水平长木板上做 滑动,这时弹簧测力计所示的拉力为 N;
(2)如图②所示,比较图甲和图 可知,当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越 ;
(3)如图②所示,比较图乙和图丙可知,当压力 时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 ;
(4)如图②所示,这种探究方法叫 法。
【答案】(1) 匀速直线 2.4
(2) 乙 大
(3) 相同 大
(4)控制变量
【详解】(1)[1]实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板上做匀速滑动,根据二力平衡知识,滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
[2]如图①所示,弹簧测力计的分度值是0.2N。弹簧测力计的示数是2.4N,则拉力为2.4N。
(2)[1][2]探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系时,应该控制接触面的粗糙程度相同,故选甲、乙两实验,乙图中弹簧测力计拉力更大,即乙实验中木块受到的摩擦力更大,可得出:当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)[1][2]如图②所示,图乙和图丙压力相同,接触面为木板面和毛巾面,粗糙程度不同,比较发现接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。故可以得出结论:当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)物理学中要探究多变量的实验,都要控制其它变量相同,只有一个变量才能进行探究,这种探究方法叫做控制变量法。
23.某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小组同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,说明相互平衡的两个力方向 ,大小 。细心的小明在实验时发现,若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态。经过讨论,同学们发现产生这一现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)经过思考与交流后,实验小组决定改进实验设计小明同学设计了如图乙所示实验装置,小丽同学设计了如图丙所示实验装置,你认为 (“乙”或“丙”)装置更好;
(3)如图丙所示装置中,在左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在 上;
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图丙所示装置进行实验,下一步的操作是 ;
(5)实验结束后,小组通过总结,得到二力平衡的条件。小明由此联想到在探究滑动摩擦力与哪些因素有关时,如图丁所示,用弹簧测力计水平拉着放在长木板上的木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数 (选填“大于”“等于”或“小于”)木块受到的滑动摩擦力的大小就是利用了二力平衡的原理。
【答案】(1) 相反 相等 木块和桌面之间存在摩擦力 平衡
(2)丙
(3)同一直线
(4)把卡片从中间剪开,观察小卡片运动情况
(5)等于
【详解】(1)[1][2]如图甲所示,小组同学在左边和右边各挂一个钩码,图甲中木块分别受到水平向左和向右的拉力作用(拉力大小都等于钩码的重力mg)而处于静止状态,说明相互平衡的两个力方向相反,大小相等。
[3][4]若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时(木块有向右运动的趋势),仍然保持静止状态,木块处于平衡状态,受到平衡力作用,此时木块和桌面之间的摩擦力对实验产生了影响。
(2)图乙代替图甲,滚动摩擦代替滑动摩擦,可以减小摩擦力;图丙代替图甲使接触面脱离会大大减小摩擦力,所以丙装置更好。
(3)如图丙所示装置中,在左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,则作用在物体的两个力不一同一直线上,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,此时把小卡片从中间剪开,使小卡片变小两个小卡片,观察两个小卡片的运动情况。
(5)如图丁所示,用弹簧测力计水平拉着放在长木板上的木块做匀速直线运动,木块在水平方向受到测力计的拉力与受到的长木板施加的摩擦力的作用,弹簧测力计的示数等于木块受到的滑动摩擦力的大小,就是利用了二力平衡的原理。
24.(23-24八年级下·四川遂宁·期末)在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,根据二力平衡知识可知,此时木块受到的滑动摩擦力大小 弹簧测力计的示数;
(2)甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关; 两个实验说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)小明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,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,发现用如图丁所示的方式测量滑动摩擦力效果更好,图丁实验中 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板。
【答案】(1) 匀速直线 等于
(2) 压力 甲、丙
(3) 错误 没有控制压力大小相同
(4)不一定
【详解】(1)[1][2]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,此时木块处于平衡状态,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识可知,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)[1]甲、乙两个实验,接触面粗糙程度相同,压力不同,测力计示数不同,木块受到的摩擦力不同,说明滑动摩擦力的大小与压力有关。
[2]研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,根据控制变量法可知,要控制压力大小相同、接触面粗糙程度不同,故甲、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)[1][2]研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,根据控制变量法可知,要控制压力和接触面粗糙程度相同,将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验,压力大小改变了,这种做法是错误的,理由是没有控制压力大小相同。
(4)图丁中,木块处于静止状态,受到摩擦力与测力计的拉力为一对平衡力,故用如图丁的方式测量滑动摩擦力时不一定要匀速拉动长木板。
25.(22-23八年级下·陕西咸阳·期中)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)如图所示的三次实验中,用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的摩擦力。
(2)①对比甲、乙实验可知:压力一定,接触面越粗糙,滑动摩擦力越
②对比 实验可知:接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大。
仔细观察乒乓球拍会发现其上有凹凸不平的橡胶胶粒,这可用结论 (选填“①”或“②”)来解释。
(3)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。
请回答下列问题:
为了测木块滑动摩擦力,需要测量物理量是( )
A 木板的质量m1 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木块的滑动摩擦力大小为f= (用已知和测量的物理量符号表示)。
③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 。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 ,就可以进行实验并得出正确结论。
【答案】(1)匀速直线
(2) 大 甲、丙 ①
(3) D 没有控制压力大小相同 切下的部分叠放在剩余部分上面
【详解】(1)在实验中,用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动,此时木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,因此弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的摩擦力。
(2)[1]对比甲、乙实验,压力一定,乙的接触面更粗糙,弹簧测力计的示数更大,即滑动摩擦力更大,说明在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
[2]图甲和丙中,接触面的粗糙程度相同,压力不同,图丙中,压力更大,测力计的示数更大,说明木块所受的滑动摩擦力更大,所以可得:接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大。
[3]乒乓球拍上有凹凸不平的橡胶胶粒,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的,这可用结论①来解释。
(3)[1]为了测木块滑动摩擦力,需要测量的是木块在水平方向上受到的拉力,这个拉力等于木块受到的滑动摩擦力。由于木块在水平方向上做匀速直线运动,所以拉力等于托盘和砝码对木块的总重力,因此需要测量的是托盘和砝码的总质量m4。
故选D。
[2]托盘和砝码的总质量为m4,则两者的总重力,木块的滑动摩擦力木块的滑动摩擦力大小为
[3][4]小华在探究摩擦力的大小是否跟接触面的面积有关时,存在的问题是没有控制压力大小相同。正确的做法是,将木块沿竖直方向切去一部分后,还要将切下的部分叠放在剩余部分上面,这样压力大小就不变,只改变了接触面积,就可以进行实验并得出正确结论。
题型06:有关摩擦力的创新实验
26.在测定滑动摩擦力的活动中,有同学设计了如下改进方案:将木块与弹簧测力计相连,弹簧测力计水平固定,水平拉动木板,如图所示。
(1)实验时 (选填“必须”或“不必”)拉动木板做匀速直线运动;
(2)若F=8N时,木板恰好被匀速拉动,木块静止不动,此时弹簧测力计的示数为6N,则木块 (选填“有”或“没有”)受到的摩擦力;
(3)若拉力F增大至20N,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)不必
(2)有
(3)不变
【详解】(1)木板运动时,木板与木块之间的摩擦力为滑动摩擦,滑动摩擦的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,无论木板怎样运动,木板与木块之间的压力和接触面粗糙程度都不变,因此摩擦力不变,故不必使木板匀速运动。
(2)木块保持静止状态,木块受到向右的摩擦力和弹簧测力计向左的拉力。
(3)木块与木板之间的滑动摩擦力只与压力的大小以及接触面的粗糙程度有关,拉力增大至20N,这两个影响因素没有变化,因此木块受到的滑动摩擦力不变,故弹簧测力计的示数将不变。
27.(23-24八年级下·新疆乌鲁木齐·期末)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明利用完全相同的两块铁块A、B设计了如图所示的实验。
压力传感器F压/N
1
2
3
4
…
拉力传感器F拉/N
0.2
0.4
0.6
0.8
…
(1)测量前,发现弹簧测力计指针不在零刻度线上,应先在 (填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计的指针调零;
(2)实验过程中小明拉着物块做匀速直线运动。比较图中甲、乙两次实验可知:滑动摩擦力的大小与 有关;根据图乙可推出图内中弹簧测力计的示数为 N;
(3)小亮又设计了如图丁所示的实验,实验过程 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。在铁块上继续逐个叠放相同的铁块,传感器的读数记录在表格中。当拉力传感器的读数F拉=2N时,压力传感器的示数为 N。
【答案】(1)水平
(2) 压力 1.2
(3) 不需要 10
【详解】(1)实验时用弹簧测力计必须水平沿方向拉着物块做匀速直线运动,物块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)[1]比较图甲、乙两次实验可知,接触面积和接触面粗糙程度相同,而压力不同,弹簧测力计示数不同,滑动摩擦力不同,可得出结论∶滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
[2]丙、乙两次实验,物体对木板的压力相等,接触面间的粗糙程度相同,只是两次实验中物块与木板的接触面积不等,在其他情况相同时,摩擦力大小与接触面积无关。所以两次实验中测力计的示数相同,都是等于1.2N。
(3)[1]实验过程中,铁块相对地面处于静止状态,受到测力传感器的拉力与受到长木板施加的滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,故不需要匀速拉动长木板。
[2]由表格分析可得
即
当拉力传感器的读数F拉=2N时,压力传感器的示数为
28.(24-25九年级上·黑龙江绥化·期中)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)实验时,应用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 运动,这是根据 知识得出,弹簧测力计对木块的拉力与木块所受摩擦力相等;
(2)甲乙两次实验说明:在接触面 相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)比较实验乙、丙两次实验,可得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”);
(4)在操作过程中小明还发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如实验丁所示,此过程中,木块处于 (选填“平衡”或“不平衡”)状态,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(5)小明要对实验装置进行改动,如实验戊所示,在用力将木板向右拉出的过程中,弹簧测力计B的示数 (选填“能”或者“不能”)反映木块与木板间的滑动摩擦力大小。实验中 (选填“需要”或“不需要”)要匀速拉动长木板。此时木块对木板的摩擦力的方向为 (选填“水平向左”或“水平向右”)。
【答案】(1) 匀速直线 二力平衡
(2)粗糙程度
(3)无关
(4) 平衡 不是
(5) 不能 不需要 水平向左
【详解】(1)[1][2]实验中,应在水平方向拉着木块做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,滑动摩擦力大小等于拉力大小,即等于弹簧测力计示数。
(2)甲、乙两图接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,测力计的示数不同,可得滑动摩擦力的大小与压力大小有关,且接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)由图乙、丙所示实验可知,物体间的压力相等、接触面的粗糙程度相同,接触面积大小不同,弹簧测力计的示数相同,摩擦力相同,所以可以得出滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
(4)[1][2]物体处于静止状态或匀速直线运动时,物体处于平衡状态;在操作过程中小明还发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如图丁所示,此过程中,木块处于平衡状态;由于弹簧测力计的拉力和滑动摩擦力不在同一条直线上,二者不是一对平衡力。
(5)[1]由图戊所示实验可知,在用力将木板向右拉出的过程中,此时木块在水平方向上处于静止状态,受弹簧测力计A向左的拉力和木板对木块向右的摩擦力一对平衡力,所以弹簧测力计A的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小,弹簧测力计B的示数不能反映木块与木板间的滑动摩擦力大小。
[2]拉动木板时木块保持不动,木块处于平衡状态,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。
[3]木板相对木块相右运动,故木块对木板的摩擦力的方向为水平相左。
29.(23-24八年级下·江苏镇江·期中)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中。
(1)小黄同学进行了如图甲、乙、丙三个实验探究过程:
(a)实验中,小黄必须沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做 运动。据 知识可知,弹簧测力计的拉力大小等于摩擦力大小。
(b)对比图中 两个探究过程,可以探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。
(c)实验探究中,小黄采用的实验探究方法是 。
(2)学过摩擦力知识后,小明又想探究:滑动摩擦力的大小是否与重力大小有关?他利用如图丁所示装置进行探究实验,实验步骤如下:
实验序号
台式测力计示数F1/N
金属盒总重力G/N
弹簧测力计示数F2/N
①
4.8
4.8
1.8
②
3.2
1.2
③
4.8
6.4
1.8
步骤1:把金属盒放在质量不计的白纸上,读出台式测力计示数,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
步骤2:将质量不计的氢气球系在金属盒上,氢气球可通过细绳对金属盒施加向上的拉力,读出台式测力计示数,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
步骤3:再往金属盒注入适量的沙子,使台式测力计示数与步骤①中的示数相等,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数。
实验相关数据如上表:
(a)与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比,拉动白纸进行实验具有容易操作的优点,具体体现在 。(写出一条即可)
(b)请你补齐表中空格处的数据,其值为 N;
(c)实验中是通过 来改变金属盒总重力的;
(d)比较实验步骤 (填序号)的数据,说明摩擦力大小与重力无关。
【答案】(1) 匀速直线 二力平衡 甲和丙 控制变量法
(2) 见解析 4.8 往金属盒里加沙子 ①③
【详解】(1)[1][2]用弹簧测力计的示数来看摩擦力大小,要让拉力与摩擦力的大小相等,根据二力平衡可知物体受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,此时需要拉着物体做匀速直线运动。
[3]探究滑动摩擦力的大小与压力的关系时要控制接触面粗糙程度相同,压力不同,故对比图中甲,丙两个探究过程。
[4]滑动摩擦力影响因素过多,探究滑动摩擦力与单个影响因素的关系时,需要控制其余变量不变,这种研究方法叫做控制变量法。
(2)[1]与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比,拉动白纸进行实验具有容易操作的优点,无需匀速拉动白纸,具体体现在弹簧测力计示数稳定,便于读数。
[2]第二次实验中,氢气球系在金属盒上,保持了总重力不变,而改变了压力大小,来探究摩擦力与压力大小的关系.所以第二次实验,金属盒的总重力仍为4.8N。
[3]实验中是通过向金属盒内添加沙子来改变总重力的。
[4]探究摩擦力与重力的关系时,应保持压力不变,改变总重力,根据此要求,只有①③能满足。
30.(2024·陕西西安·二模)小明同学用如图甲所示的装置,探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关:
(1)图甲中,小明将木块放在水平木板上,弹簧测力计沿水平方向拉动木块做 运动,此时拉力与滑动摩擦力的大小相等;
(2)实验时小明记录的部分数据如表所示:
序号
木块放置情况
木板表面情况
压力/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
6
1.2
2
平放
木板
8
1.6
3
平放
木板
10
2.0
4
平放
木板表面铺棉布
6
1.8
5
平放
木板表面铺毛巾
6
3.0
①分析序号为1、2、3的三组数据可得出结论: ;
②分析序号为 的三组数据可得出结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)若小明先在竖直方向上对弹簧测力计调零,后用它拉动物体在水平放置的长木板上运动,则测出的滑动摩擦力 (选填“大于”“等于”或“小于”)实际滑动摩擦力;
(4)小明对实验装置进行改进,用图乙装置进行实验、他用水平拉力拉动长木板,待弹簧测力计示数稳定后,读出弹簧测力计示数如图乙所示为 N,即为木块受到的滑动摩擦力大小,实验时,下列操作条件必须的是 (填字母);
A.实验时,匀速拉动木板
B.与木块相连的细线保持水平
C.实验时,拉动木板的力大小一致
(5)小明利用图乙装置进行实验,根据实验数据绘出了如图丙中的图线①和②,你认为图线①与图线②不一样的原因是 。
【答案】(1)匀速直线
(2) 接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大 1、4、5
(3)小于
(4) 2.6 B
(5)接触面的粗糙程度不同
【详解】(1)木块在水平方向做匀速直线运动,木块受力平衡,由二力平衡可知,木块受到的滑动摩擦力等于拉力。
(2)[1]由表中数据可知,在序号为1、2、3的三组实验中,接触面的粗糙程度相同,而压力大小不同,实验3压力最大,弹簧测力计示数最大,即物体受到的滑动摩擦力最大,故可得:在接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
[2]实验1、4、5中,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,实验5接触面的粗糙程度最大,滑动摩擦力最大,故可得:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)弹簧测力计的弹簧和挂钩本身受到重力,若在竖直调零后在水平方向上使用,弹簧会回缩,所以测得的滑动摩擦力将小于实际的滑动摩擦力。
(4)[1]图中测力计的分度值为0.2N,示数为2.6N。
[2]木块相对于地面静止,受力平衡,拉力等于滑动摩擦力,所以要保证细线水平拉直,可以提供水平向左的拉力,因滑动摩擦力大小与速度无关,所以不需要匀速拉动长木板,也就不需要确保拉动长木板的力大小相等。
故选B。
(5)由图丙可知,在压力大小相同时,滑动摩擦力大小不同,原因是接触面的粗糙程度不同。
题型07:摩擦力的利用与防止
31.如图所示为人骨关节的示意图,关节由关节囊包裹形成密闭的关节腔,关节腔内含有滑液,可以减小骨与骨之间的摩擦。下列改变摩擦的方法与此相同的是( )
A.推书柜时,先将书移出
B.车子陷在泥里,在轮胎下面垫石子
C.搬运重物时在下方垫圆滚木
D.磁悬浮列车启动时要悬浮起来
【答案】D
【详解】关节腔内的滑液使骨与骨的接触面分离,使接触面分离,从而减小了骨与骨之间的摩擦。
A.推书柜时,先将书移出是通过减小压力来减小摩擦,故A不符合题意;
B.车子陷在泥里,在轮胎下面垫石子是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故B不符合题意;
C.搬运重物时在下方垫圆滚木是通过变滑动为滚动来减小摩擦,故C不符合题意;
D.磁悬浮列车是通过分离接触面来减小摩擦,故D符合题意。
故选D。
32.(24-25九年级上·四川眉山·期中)下列事例中,增大有益摩擦的是( )
A.旅游鞋底刻有凹凸不平的花纹 B.给机器的轴承加润滑油
C.推动笨重物体时,常垫滚木 D.雪橇的底部非常光滑
【答案】A
【详解】A.旅游鞋底刻有凹凸不平的花纹是通过增大接触面粗糙程度的方式增大摩擦的,故A符合题意;
B.给机器的轴承加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力,故B不符合题意;
C.推动笨重物体时,常垫滚木,是变滑动摩擦力为滚动摩擦,可以在压力不变的情况下减小摩擦力,故C不符合题意;
D.雪橇的底部非常光滑,是在压力不变时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
33.如图所示,演奏二胡时,弓弦与琴弦的摩擦使琴弦振动发声,琴师增大弓弦与琴弦间摩擦力的方法是( )
A.减小弓弦与琴弦之间的压力
B.往弓弦上抹松香
C.往弓弦上抹润滑油
D.使弓弦与琴弦接触面分离
【答案】B
【详解】增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
减小摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦力;在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力;通过使接触面脱离的方法减小摩擦力;用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力。
A.减小弓弦与琴弦之间的压力,是在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦力,故A不符合题意;
B.往弓弦上抹松香,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大弓弦与琴弦之间的摩擦力,故B符合题意;
C.往弓弦上抹润滑油,是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,故C不符合题意;
D.使弓弦与琴弦接触面分离,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故D不符合题意。
故选B。
34.(23-24八年级下·湖北武汉·期中)冰壶体育运动中,下列说法正确的是( )
A.蹬冰鞋用橡胶底是为了减小摩擦力
B.滑冰鞋用塑料底是为了增大摩擦力
C.比赛中,运动员在冰壶前方刷冰面为了增大惯性
D.比赛中,运动员在冰壶前方刷冰面为了减小摩擦力
【答案】D
【详解】A.蹬冰鞋用橡胶底是为了增大摩擦力,故A错误;
B.滑冰鞋用塑料底是为了减小摩擦力,故B错误;
C.比赛中,运动员在冰壶前方刷冰面通过使冰熔化形成水膜来减小摩擦力,故C错误,D正确。
故选D。
35.(23-24八年级下·陕西渭南·期中)如图所示是街头随处可见的共享自行车,下列自行车的设备中为了减小摩擦的是( )
A.车上安装有刹车闸 B.车把手做的较粗糙
C.车轴处装有滚动轴承 D.车轮上的花纹
【答案】C
【详解】A.自行车的刹车闸是通过增加压力增大摩擦,故A不符合题意;
B.自行车车把手做的较粗糙,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦,故B不符合题意;
C.车轴处装有滚动轴承,是变滑动摩擦为滚动摩擦减小摩擦,故C符合题意;
D.轮胎上刻有花纹,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦,故D不符合题意。
故选C。
【能力提升练】
一、单选题
1.(23-24八年级下·四川遂宁·期末)如图所示为甲、乙两队正在进行拔河比赛的情景,下列有关说法正确的是( )
A.比赛时穿钉鞋背书包可以减小对地面的摩擦力
B.获胜方对地面的摩擦力大于失败方对地面的摩擦力
C.获胜方对绳子的拉力大于失败方对绳子的拉力
D.为了取胜,常选用体重较大的运动员,主要是因为他们力气大
【答案】B
【详解】A.比赛时穿钉鞋背书包,通过增加压力和接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A错误;
BC.两个队伍对对方的拉力大小相同,获胜方的拉力等于获胜方所受摩擦力,失败方的拉力大于失败方所受摩擦力,因此获胜方摩擦力大于失败方摩擦力,故B正确,C错误;
D.为了取胜,常选用体重较大的运动员,主要是因为他们对地面的压力大,受到地面的摩擦力大,故D错误。
故选B。
2.(23-24八年级下·新疆乌鲁木齐·期末)如图所示,A、B两同学推墙,A向前推B,B向前推墙,墙未动。假如每人的推力大小都为F,则以下说法中正确的是( )
A.墙受到的力为2F B.墙受到的力大于F,小于2F
C.两位同学受到地面的摩擦力大小都为F D.B同学不受摩擦力
【答案】D
【详解】甲方式中,先对A同学受力分析,水平方向受B对A的向后的弹力和地面对A的向前的静摩擦力,竖直方向受重力和支持力;再对B同学受力分析,受A对B的弹力和墙壁对B的弹力,根据平衡条件得到,墙壁对B的弹力等于A对B的弹力,为F,即B同学与地面间没有静摩擦力。
故选D。
3.如图甲所示,水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动,在刚进入区域③时撤去拉力,物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的图像,下列说法正确的是( )
A.区域①比区域②的路面更粗糙
B.物块在区域①路面上所受的摩擦力等于2N
C.物块在区域②路面上所受的摩擦力等于2N
D.区域③物块没停下前受到的合力为零
【答案】C
【详解】A.由乙图可知,物块在区域①的加速度大于区域②的加速度。根据牛顿第二定律,在拉力相同的情况下,加速度大说明摩擦力小,摩擦力小说明路面粗糙程度小,所以区域①比区域②的路面更光滑,故A错误;
B.物块在区域①做加速直线运动,拉力,根据牛顿第二定律可知
由图像知,则,故B错误;
C.由乙图可知,物块在区域②做匀速直线运动,根据平衡条件可知,因为,所以,故C正确;
D.区域③物块没停下来前做减速直线运动,加速度不为零,根据牛顿第二定律,可知合力不为零,故D错误。
故选C 。
4.(24-25九年级上·上海·阶段练习)用10牛的水平力把重2牛的正方体木块紧压在竖直的墙壁上,则木块对墙壁的压力为( )
A.12牛 B.10牛 C.8牛 D.2牛
【答案】B
【详解】用10N的水平力把重2N的木块紧压在竖直墙壁上,此时,木块处于平衡状态,受到水平方向和竖直方向的两对平衡力的作用,竖直方向的平衡力是重力和向上的摩擦力;水平方向上的平衡力是对木块的压力和墙壁对木块的支撑力。对木块的压力为10N,根据二力平衡的条件可以判断墙壁对木块的支撑力为10N,根据力的相互作用,木块对墙壁的压力为10N。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.(2024·江苏宿迁·二模)如图所示,A和B两个材料相同的硬质正方体分别以甲、乙、丙三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动,其速度关系是v1<v2<v3,下列说法中正确的个数为( )
①F1<F2<F3;
②F1=F2=F3;
③三种情况中A物体所受到的摩擦力大小关系为f2=f3>f1;
④三种情况中B物体下表面所受到的摩擦力大小关系为f2'<f1'<f3'。
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】C
【详解】三种情况下A、B物体组合对水平桌面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,物体受到的摩擦力相同;又因为组合体做匀速直线运动,受到的推力与摩擦力是平衡力,所以
F1=F2=F3
所以①错误,②正确;
图甲中,物体A对地面的压力等于A的重力,图乙中,A对地面的压力等于A、B的总重力,接触面的粗糙程度相同,则f2>f1;图丙,对整体分析,整体对桌面的压力等于A、B的总重力,此时的推力等于桌面对B的摩擦力;对B分析,B在水平方向上受到水平向左的桌面的摩擦力,水平向右的A的摩擦力,这两个力大小相等,根据力的相互性可知,B对A的摩擦力等于A对B的摩擦力,综上所述,推力F3等于地面对B的摩擦力,即f3=F3,所以
f2=f3>f1
故③正确;
乙图,B与A之间没有发生相对运动的趋势,所以B受到的摩擦力为0;图甲,B对地面的压力等于其重力,图丙,B对地面的压力等于A、B的重力之和,接触面的粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大,所以
f2'<f1'<f3'
故④正确。综上所述,②③④正确,正确的个数有3个,故C正确,ABD错误。
故选C。
6.(23-24八年级下·河北廊坊·期中)用20N的力握住一个重为2.5N的保温杯,使其竖直方向静止在空中,手与保温杯间的摩擦力为,若增大握力到35N,手与保温杯间的摩擦力。为下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由于杯子在握力作用下处于静止状态,所以在竖直方向上杯子受平衡力,向上的力是静摩擦力,向下的力是重力,故二力大小相等,因为重力等于2.5N,所以摩擦力也等于2.5N,方向是竖直向上;当握力增大时,由于杯子仍然静止,杯子重力仍然不变,所以摩擦力和重力仍然平衡,大小相等,摩擦力仍为2.5N;所以
故D正确,ABC错误。
故选D。
7.(2023·四川泸州·一模)如图是小华用弹簧测力计测量力大小的实验,A为上下表面粗糙程度相同的长木板,B为每个面的粗糙程度均相同的长方体金属块,现用5N的水平拉力F拉动长木板A,使它在水平地面上向右做匀速直线运动,长方体金属块B相对地面静止,弹簧测力计示数为2N。以下分析正确的是( )
A.金属块B对长木板A的压力与长木板A对金属块B支持力的合力等于零
B.实验中,必须让长木板A作匀速直线运动才能测出金属块B受到的摩擦力
C.若增大作用在长木板上的水平拉力F,地面对长木板A的摩擦力一定增大
D.利用上图的器材,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关
【答案】D
【详解】A.金属块B对长木板A的压力与长木板A对金属块B支持力,这两个力的受力物体不同,不能合成,故A错误;
B.实验中,不论长木板A做匀速运动还是变速运动,金属块B都在弹簧测力计拉力和滑摩擦力下保持静止状态,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,可通过弹簧测力计示数测得它受到的滑动摩擦力,所以,不是必须让长木板A作匀速直线运动才能测出金属块B受到的摩擦力,故B错误;
C.若增大作用在长木板上的水平拉力F,长木板A对地面的压力及接触面的粗糙程度不变,地面对长木板A的摩擦力不变,故C错误;
D.利用上图的器材,改变金属块B的放置方式,使它面积不同的面和长木板A接触,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关,故D正确。
故选D。
8.(2024·山东泰安·二模)如图所示,带有定滑轮的长木板固定不动,铝块在弹簧测力计的作用下沿水平方向做匀速直线运动,忽略绳重及滑轮摩擦。下列说法中( )
①甲图中,铝块所受摩擦力等于拉力F
②比较图乙、丙两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系
③乙、丙两图中铝块受到的摩擦力相等
④若图丁中铝块做加速运动,所受滑动摩擦力不变
A.只有①②正确 B.只有②④正确 C.只有①③正确 D.只有①④正确
【答案】D
【详解】①甲图中,铝块在水平方向上受到拉力和摩擦力作用,铝块做匀速直线运动,处于平衡状态,由二力平衡条件可知,铝块所受摩擦力等于拉力F,故①正确;
②乙、丙两图中,物体对接触面的压力相同,接触面积不同,但是木块与铝块的接触面的粗糙程度不一定相同,即没有控制两组实验的接触面的粗糙程度相同,不可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,故②错误;
③乙、丙两图中,铝块对接触面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,但压力不同,所以铝块受到的摩擦力不相等,故③错误;
④若图丁中铝块做加速运动,由于压力和接触面的粗糙程度不变,所以所受滑动摩擦力不变,故④正确。
故选D。
9.(23-24八年级下·四川成都·期中)如图所示,在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,小南将弹簧测力计圆环固定在墙上,挂钩拉着木块A,木块A下面是一长木板B,实验时用的拉力拉着长木板B在粗糙水平面上向左做匀速直线运动,则( )
①实验时必须匀速拉动长木板 ②若增大拉力F,测力计的示数会变大
③砝码受到物体A的摩擦力为0N ④物块B下表面受到的摩擦力为2.6N
A.只有①②正确 B.只有③④正确 C.只有②④正确 D.只有②③正确
【答案】B
【详解】①②实验时木块A静止,始终受力平衡,测力计拉力等于物块B对A的摩擦力,滑动摩擦力大小与速度无关,所以不必匀速拉动长木板;若增大拉力F,滑动摩擦力不变,所以测力计的示数不变;
③木块A和砝码保持相对静止,二者之间也没有相对运动趋势,所以没有摩擦力,砝码受到物体A的摩擦力为0N;
④测力计分度值为0.2N,示数为2.4N,则测力计对A拉力为2.4N,根据二力平衡,物块B对A的摩擦力为2.4N,力的作用是相互的,所以A对B的摩擦力为2.4N,且水平向右;长木板B向左做匀速直线运动,水平方向上受到向左的拉力,向右A对B的摩擦力和向右地面对其的摩擦力,根据力的平衡条件,物块B下表面受到的摩擦力为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.如图所示,在小桶内装入适量的沙子后,滑块在水平拉力的作用下,恰好在水平桌面上向右做匀速直线运动,已知滑块质量为M,小桶和沙子的总质量为m,不计滑轮摩擦及绳子自重,则下列说法中正确的是( )
A.滑块对桌面的摩擦力方向为水平向左
B.滑块受到的摩擦力大小为Mg
C.细绳对滑块的拉力大小为(M-m)g
D.细绳对滑块的拉力大小为mg
【答案】D
【详解】A.滑块在小桶的拉力作用下,滑块做匀速直线运动时,受到的拉力与摩擦力平衡,所以
f=F=mg
方向与拉力的方向相反,水平向左,因为物体间力的作用是相互的,滑块对桌面的摩擦力和桌面对滑块的摩擦力大小相等,方向相反,所以滑块对桌面的摩擦力方向为水平向右,故A错误;
B.滑块在小桶的拉力作用下,滑块做匀速直线运动时,受到的拉力与摩擦力平衡,所以
f=F=mg
故B错误;
CD.细绳对滑块的拉力等于小桶和沙子的重力,大小为mg,故C错误,D正确。
故选D。
二、多选题
11.如图所示,甲、乙两队正在进行拔河比赛。经过激烈比拼,甲队获胜,下列说法正确的是( )
A.甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
B.甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
C.甲队受到地面的摩擦力小于乙队受到地面的摩擦力
D.甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力
【答案】BD
【详解】AB.甲队对乙队的拉力和乙队对甲队的拉力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,故A错误,B正确;
CD.以甲、乙整体为研究对象,水平方向受到的外力只有两个摩擦力,甲队获胜是因为其受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力,故C错误,D正确。
故选BD。
12.(23-24八年级下·云南曲靖·阶段练习)如图甲所示,放在水平地面上的物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间的关系图象如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图象如图丙所示。下列有关说法正确的是( )
A.1s时物体没有运动是因为推力小于摩擦力
B.0~6s内,物体始终受到平衡力的作用
C.2~6s内,物体受到的摩擦力的大小不变
D.t=3s时,物体受到的摩擦力为2N
【答案】CD
【详解】A.据乙图可知,时间1s时物质受到水平向右的推力为1N,据丙图可知,物体当前静止,处于平衡状态,受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
B.由图丙可知,0~6s内,其中2-4s物体在做加速运动,不处于平衡状态,不受平衡力的作用,故B错误;
C.2~6s内,物体运动,产生的摩擦力是滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度不变,则摩擦力不变,故C正确;
D.t=3s时,物体做加速运动,受到的摩擦力属于滑动摩擦力,据丙图可知,4-6s内物体做匀速直线运动,受平衡力的作用,此时摩擦力与推力大小相等,根据乙图可知为2N,物体在运动过程中压力和接触面的粗糙程度不变,则摩擦力不变,因此t=3s时,物体受到的摩擦力也为2N,故D正确。
故选CD。
13.(23-24九年级下·河南南阳·阶段练习)如图所示,在平直路面上向右行驶的小车中,一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁,另一端连接置于小车底板上的木块,弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块突然压缩弹簧,则小车一定在做减速运动
B.若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做加速运动
C.木块静止不动时,弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力是一对平衡力
D.若弹簧未发生形变,则小车一定在做匀速运动
【答案】AB
【详解】A.若木块突然压缩弹簧,说明小车在突然减速,而木块由于惯性仍保持原来的运动状态,所以才会压缩弹簧,故A正确;
B.若木块受到向右的摩擦力,说明木块向左运动或有向左运动的趋势,则这种情况是由于小车突然加速,而木块由于惯性仍保持原来的运动状态,从而造成木块向左运动或有向左运动的趋势,故B正确;
C.木块静止不动时,弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一直线上,是一对相互作用力,故C错误;
D.若小车运动状态虽然改变(即做变速运动),但木块与小车之间只是产生了相对运动的趋势,而并未发生相对运动,此时弹簧不会发生形变,小车却并不是做匀速运动,故D错误。
故选AB。
三、填空题
14.(2024·云南·模拟预测)如图所示,重5N的物体,用F=20N的力,将它压在竖直墙面上静止不动,则物体受到摩擦力大小为 N。将压力减小为15N时,物体仍静止,则物体受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 5 不变
【详解】[1]由20N的力把物体压在竖直墙壁上,物体在竖直墙壁上静止不动,物体处于静止状态,受平衡力作用,即竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力是一对平衡力,则摩擦力
f=G=5N
[2]若将水平压力减小为15N时,物体仍然静止,仍处于平衡状态,物体受到的摩擦力仍和重力相等,重力不变,物体受到的摩擦力不变。
15.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期中)在水平面上有一物体A,其受到水平推力F1=12N和F2=5N的作用后,处于静止状态,如图所示。此时物体受到的静摩擦力是 N;如果将F1撤去,物体A将 (选填“向右运动”“向左运动”或“静止”)。
【答案】 7 静止
【详解】[1]物体静止,处于平衡状态,所受的力是平衡力,则水平方向所受的两个推力及静摩擦力是平衡力,所以物体受到的静摩擦力
[2]撤去F1,则A在水平方向受到向左的拉力F2=5N<7N,还受到水平向右的静摩擦力的作用,此时的静摩擦力与F2是一对平衡力,所以A静止。
16.(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)如图所示,物体A、B重均为20N,用30N的力将A垂直压在墙上静止不动。物体B受到15N的水平推力静止不动,物体A和物体B所受的摩擦力大小分别是、,则 N, N。
【答案】 20 15
【详解】[1]物体A压在墙上静止,受力平衡,摩擦力和重力是一对平衡力,两个力大小相等,即。
[2]物体B受到15N的水平推力静止不动,受力平衡,此时摩擦力和水平推力是一对平衡力,两个力大小相等,即。
17.(2024·河北·一模)如图所示,用6N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右运动,物体B相对地面静止不动,弹簧测力计示数为2N,根据 原理可得,B所受摩擦力的大小为 N,方向为 (选填“水平向左”或“水平向右”),该装置的优点是 (选填“需要”或“不需要”)长木板A做匀速直线运动。
【答案】 二力平衡 2 水平向右 不需要
【详解】[1][2][3][4]因B静止时处于平衡状态,水平方向受到测力计水平向左的拉力和A对B水平向右的摩擦力是一对平衡力,所以根据二力平衡的原理,A对B水平向右的摩擦力为
fA对B=F示=2N
方向水平向右,由于B静止,始终受力平衡,而木板是否做匀速直线运动,不会影响摩擦力大小和弹簧测力计示数,所以不需要长木板A做匀速直线运动。
18.某同学用如图所示的装置测量铁块(质量为2kg)和木板(质量为1kg)间的摩擦力:(不计滑轮和绳的重力,以及轮轴与轮之间的摩擦,g取9.8Nkg)
(1)当用力F拉动木板向右运动,铁块先向右运动一小段距离后相对地面静止,此时铁块受到的摩擦力为 (选填“滑动”或“静”)摩擦力;
(2)此时弹簧测力计的示数(如图所示)为 N,铁块与木板间的摩擦力和压力的比值为 。若木板与地面间的摩擦力与压力有相同的比值,为了能匀速拉动木板,拉力F= N。
【答案】(1)滑动
(2) 4.9 0.5 24.5
【详解】(1)当用力F拉动木板向右运动,铁块先向右运动一小段距离后相对地面静止,但铁块相对于木板是运动的,所示,铁块受到木板的摩擦力为滑动摩擦力。
(2)[1]如图所示,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为4.9N。
[2]如图所示,铁块静止,铁块受到木板的摩擦力等于动滑轮对它的拉力为
铁块对木板的压力等于铁块的重力为
铁块与木板间的摩擦力和压力的比值为
[3]木板对地面的压力等于铁块与木板的总重力为
木板与地面间的摩擦力与压力有相同的比值为0.5,则木板与地面间的摩擦力为
木板匀速直线运动,处在平衡状态,拉力F等于铁块对木板的摩擦力与地面对木板的摩擦力之和为
四、实验题
19.(2024·甘肃金昌·一模)小文同学在做“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、宽、高均不相同的长方体木块,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,通过水平细绳,绕过定滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。
(1)电机顺时针匀速转动,木块所受摩擦力的方向为水平向 。(选填“左”或“右”)
(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。由图像可知,滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关,还与 有关;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)。
(4)本实验采用传送带的好处是 (答出一条即可)。
【答案】(1)右
(2)1.2
(3) 接触面粗糙程度 ①
(4)弹簧测力计位置固定,示数更稳定,更有利用读数,可以较为准确的测出摩擦力大小。
【详解】(1)电机顺时针匀速转动后木块相对于传送带向左运动,则木块受到的摩擦力方向水平向右。
(2)木块静止在原地,处于平衡状态,根据二力平衡,测力计的拉力等于摩擦力,如图乙所示,测力计分度值为0.2N,示数为1.2N,则木块所受摩擦力的大小为1.2N。
(3)[1]由图像可知,在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,由表明滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关,还与接触面粗糙程度有关。
[2] 压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。由图丙可知,压力相同时,①对应的摩擦力越大,说明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①。
(4)本实验采用传送带的好处是:弹簧测力计位置固定,示数更稳定,更有利用读数,可以较为准确的测出摩擦力大小。
五、计算题
20.(23-24八年级下·湖南永州·阶段练习)如图所示,物块A所受的重力为25N,物块B所受的重力为15N,水平推力F作用在物块A上,A与竖直墙面接触,A和B一起匀速下滑。
(1)求B对A的压力F压;
(2)求此时A受到墙壁的摩擦力f;
(3)若推力F保持不变,将B取走,在A的下方施加一个力F1;使A恰好向上做匀速直线运动,求F1的大小。
【答案】(1)15N
(2)40N
(3)65N
【详解】(1)A和B一起匀速下滑,处于平衡状态,此时,故B对A向下的压力等于B的重力,即
(2)物体A、B组成的整体,受竖直向下的重力为
竖直向上的摩擦力为f,处于平衡状态,由平衡条件得A受到的摩擦力为
方向竖直向上。
(3)滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,所以当B取走,推力F保持不变,A受到的摩擦力不变,在A的下方施加一个力F1,使物体A恰好向上做匀速直线运动,此时A受到竖直向上的推力F1,受到竖直向下的重力和竖直向下的摩擦力,处于平衡状态,即竖直向上的推力F1等于竖直向下的重力和竖直向下的摩擦力之和,则F1的大小为
21.(23-24八年级下·河南驻马店·期中)现在各国的科学家正致力开发产生较少污染的电动汽车,希望可以取代燃烧汽油的汽车。但使用电动汽车会增加用电的需求,即间接增加发电厂释放的污染物。鉴于此,一些环保人士就提倡发展太阳能汽车,相比传统燃油汽车,太阳能汽车是真正的零排放。如图是一款太阳能汽车,它可以实现自动驾驶和远程操控,其质量为800kg,取g=10N/kg,求:
(1)汽车受到的重力;
(2)若该汽车在平直的路面上匀速行驶时,受到的阻力是车重的0.04倍,求汽车牵引力的大小;
(3)请在图乙上画出汽车受力的示意图(不需标出力的大小)。
【答案】(1)8000N
(2)320N
(3)
【详解】(1)汽车受到的重力
G=mg=800kg×10N/kg=8000N
(2)因为汽车在平直公路上匀速直线行驶,汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,汽车牵引力的大小
F=f=0.04G=0.04×8000N=320N
(3)汽车在水平公路上匀速直线行驶时,水平方向受到的牵引力和阻力、竖直方向受到的重力和支持力的作用处于平衡状态,汽车受力的示意图如下图所示:
【中考真题练】
1.(2024·山东青岛·中考真题)小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
【答案】A
【详解】A.滑板运动员的滑板装有轮子,通过变滑动为滚动来减小摩擦力,故A符合题意;
B.自行车刹车时用力捏紧车闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意;
C.体操运动员在手上涂防滑粉,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的,故C不符合题意;
D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹,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的,故D不符合题意。
故选A。
2.(2024·西藏·中考真题)观看天宫课堂后,卓玛设想如果地球上物体的重力突然消失,身边的物理现象将发生变化,其中合理的是( )
A.物理课本将没有质量 B.擦黑板时将不存在摩擦力
C.卡定沟瀑布依然飞流直下 D.在地面上正常行走将异常困难
【答案】D
【详解】A.质量是物体所含物质的多少,是物体的固有属性,与重力无关。即使重力消失,物体的质量仍然存在。故A不符合题意。
B.摩擦力是两个接触面在相对运动或尝试相对运动时产生的阻力。它的产生并不依赖于重力,而是依赖于接触面的粗糙程度和相互挤压的程度。故B不符合题意。
C.瀑布飞流直下是由于受到重力的作用,水从高处流向低处。如果重力消失,水将不再受到向下的力,因此不会飞流直下,故C不符合题意。
D.人行走时,需要依靠脚与地面之间的摩擦力来保持身体平衡和前进。如果重力消失,人对地面的压力将消失,从而导致脚与地面之间的摩擦力消失。没有摩擦力,人将无法在地面上行走。故D符合题意。
故选D。
3.(2024·四川巴中·中考真题)自行车是人类的一项伟大发明。与自行车有关的物理知识,下列说法错误的是( )
A.手柄上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
B.刹车时,是通过增大刹车皮与钢圈之间的压力来增大摩擦
C.轴承上加润滑油是为了消除摩擦
D.用滚动轴承是为了减小摩擦
【答案】C
【详解】A.手柄上有凹凸不平的花纹,是通过增大接触面的粗糙程度,增大摩擦力,A正确,故A不符合题意;
B.刹车时,是通过增加压力的方式,增大摩擦力,B正确,故B不符合题意;
C.轴承上加润滑油,是使接触面分离,减小摩擦力,C错误,故C符合题意;
D.用滚动轴承是变滚动为滑动,减小摩擦力,D正确,故D不符合题意。
故选C。
4.(2024·山东济南·中考真题)小华发现,有时候垫毛巾更容易拧开罐头盖。下列改变摩擦的方法与之相同的是( )
A.骑自行车刹车时用力捏闸 B.使劲擦黑板擦得更干净
C.装滚轮的储物箱更易推动 D.凹凸花纹的地砖更防滑
【答案】D
【详解】垫毛巾更容易拧开罐头盖,是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力;
A.骑自行车刹车时用力捏闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故A不符合题意;
B.使劲擦黑板擦得更干净,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意;
C.装滚轮的储物箱更易推动,是采用变滑动为滚动的方式,减小摩擦力,故C不符合题意;
D.凹凸花纹的地砖更防滑,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,故D符合题意。
故选D。
5.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)为了强身健体,泽轩同学每天都要用哑铃锻炼。如示意图所示,泽轩同学平举手臂,静止拿着哑铃。以下受力分析正确的是( )
A.当感觉肌肉酸软时,是因为哑铃给手的摩擦力大小增大了
B.哑铃所受重力和手对哑铃的摩擦力是一对相互作用力
C.哑铃所受重力和手对哑铃的作用力是一对相互作用力
D.哑铃所受重力和手对哑铃的作用力是一对平衡力
【答案】D
【详解】AB.泽轩同学平举手臂,静止拿着哑铃,哑铃处于平衡状态,受到的重力和手对它的摩擦力是一对平衡力,哑铃重力不变,受到的摩擦力也不变;由于力的作用是相互的,哑铃给手的摩擦力也不变,故AB错误;
CD.哑铃所受重力和手对哑铃的作用力作用在同一物体上,大小相等、方向相反、在同一条直线上,是一对平衡力,故C错误,D正确。
故选D。
6.(2024·江苏镇江·中考真题)如图所示,小明在测量滑动摩擦力时,将物块A置于水平木板上,用弹簧测力计水平向右拉A,使其始终做匀速直线运动。经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为和。两区域示数不同的原因是( )
A.在区域1中A对木板的压力更大 B.在区域2中A对木板的压力更大
C.木板上区域1的粗糙程度更大 D.木板上区域2的粗糙程度更大
【答案】D
【详解】AB.根据图可知,在区域1、区域2中,A的质量没变,根据重力和质量的关系可知,重力不变,水平放置时,对木板的压力不变,故AB不符合题意;
CD.木板做匀速直线运动,根据二力平衡可知,拉力的大小等于滑动摩擦力的大小;物体的对水平木板的压力不变,但是弹簧测力计的示数(拉力大小)不同,说明滑动摩擦力的大小不同,经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为和,所以在区域2时受到的摩擦力更大,木板上区域2的粗糙程度更大,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.(2024·内蒙古·中考真题)如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右的拉力F1=9N,B物块受到水平向左的拉力F2=6N,此时A、B两物块一起向右做匀速直线运动,则A对B的摩擦力方向 (选填“向左”或“向右”),B对水平桌面的摩擦力大小为 N。
【答案】 向右 3
【详解】[1]A向右做匀速直线运动,受到的摩擦力与拉力是平衡力,大小相等,方向相反,为9N,方向向左;即B对A的摩擦力为9N,A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是相互作用力,大小相等,方向相反,则A对B的摩擦力为9N,方向向右。
[2]AB一起向右做匀速直线运动,将AB看成一个整体,AB受平衡力作用,由平衡力得,水平桌面对B的摩擦力为
f=F1-F2=9N-6N=3N
由相互作用力大小相等可知,B对水平桌面的摩擦力大小为3N。
8.(2024·吉林·中考真题)用力捏车闸可以使自行车快速停下来,用力捏车闸是通过增大 来增大摩擦,自行车快速停下来说明力可以改变物体的 。
【答案】 压力 运动状态
【详解】[1]刹车时用力捏车闸,是在接触面粗糙程度一定的情况下,通过增大压力来增大摩擦力。
[2]用力捏车闸使自行车停下来,自行车由运动变为静止,说明力可以改变物体的运动状态。
9.(2024·陕西·中考真题)如图,木块在粗糙的水平地面上向右滑行,请画出木块所受摩擦力f的示意图。
【答案】
【详解】摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,则木块在水平面上向右滑行时摩擦力的方向是向左的,具体如图所示:
10.(2024·山东威海·中考真题)小明利用椅子做俯卧撑,如图所示。请画出小明受到的重力和脚蹬水平地面时鞋底受到的摩擦力的示意图。
【答案】
【详解】利用椅子做俯卧撑时,小明受到的重力竖直向下,作用近似在小明的重心,脚蹬水平地面时,鞋底相对于地面有向左的相对运动趋势,故鞋底受到地面的摩擦力方向向右,作用点在接触面上,如下图所示:
11.(2024·山东潍坊·中考真题)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3N,第2次弹簧测力计的示数为0.6N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想 是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 。
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中, (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由: 。
【答案】(1) b c
(2)1:2
(3) 不需要 不正确,理由见解析
【详解】(1)[1]比较第2次和第3次操作,接触面的粗糙程度相同,接触面积相同,压力不同,第3次操作中压力更大,弹簧测力计的示数也更大,滑动摩擦力也更大,说明滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关,可验证猜想b是否正确。
[2]比较第3次和第4次操作,接触面的粗糙程度相同,压力相同,接触面积不同,两次操作中弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关,可验证猜想c是否正确。
(2)由第1次和第2次操作可知,木块与玻璃板间的动摩擦因数为 ,木块与木板间的动摩擦因数为,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为
(3)[1]向右拉动木板时,木块对木板的压力不变,接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,故不需要匀速拉动木板。
[2]同一根细线上的力大小相等,故细线对木块的拉力等于细线对拉力传感器的拉力,由于木块处于静止状态,细线对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力,故拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小,故小明的想法不正确。
12.(2024·四川内江·中考真题)某实验小组的同学在“探究滑动摩擦力大小”的实验中。
(1)如图甲,用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在长木板上做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力F的大小;
(2)在图甲实验中发现,很难保持木块在(1)小题中的运动,且弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们对实验装置进行了改进,如图乙所示,将弹簧测力计水平固定,通过拉力F′拉动长木板进行实验,测量数据记录如表所示:
实验次数
木块放置情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
1.2
2
侧放
1.2
3
竖放
1.2
(3)根据实验数据可以得出:木块所受的滑动摩擦力大小应为 N,滑动摩擦力的大小与接触面的面积 (选填“有关”或“无关”)。图乙与图甲相比,图乙装置的优点之一是弹簧测力计的示数更 (选填“稳定”或“不稳定”)。
【答案】 匀速 1.2 无关 稳定
【详解】(1)[1]根据二力平衡的原理,只有物体做匀速直线运动时,拉力才与滑动摩擦力大小相等。
(3)[2]实验改进后,物体B相对于地面是静止的,物体B受到测力计的拉力和木板对物体B的滑动摩擦力是一对平衡力,其大小始终相等,木块所受的滑动摩擦力大小应为1.2N。
[3][4]滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关,与木板运动的速度无关,所以实验时不必控制木板做匀速直线运动,便于操作,且实验时木块相对地面保持静止,弹簧测力计的示数更稳定,读数更方便。
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