内容正文:
弹力、重力和摩擦力
一、单选题
1.(2023·内蒙古呼和浩特·二模)如图所示,字典的一部分悬空在水平桌面以外,小明同学发现后用水平向右的力F将字典推回桌面,在他推着字典运动的过程中( )
A.字典对桌面的压力与桌面对字典的支持力始终是平衡力
B.字典对桌面的压强不变
C.字典对桌面的压力与字典所受的重力始终大小相等
D.桌面对字典的摩擦力变大
2.(2024·山东济宁·三模)如图展示的是学校田径运动会中最具观赏性和竞争性的项目之一——百米短跑比赛的情境。以下描述正确的是( )
A.运动员鞋底有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦力
B.运动员静止站立时受到的重力和支持力是平衡力
C.运动员快速冲刺时运动状态不变
D.运动员到达终点时受到惯性作用不能立即停下来
3.(2024·贵州黔东南·一模)“村BA”是由贵州省台盘村“六月六”吃新节篮球赛发展而来的赛事,自首届联赛开赛以来,在全国引起不同凡响。10月25日至29日,2023年“村BA”全国总决赛在贵州台盘开赛。如图是两位运动员进行激烈抢球时的场景,下列说法正确的是( )
A.篮球在上升过程中,篮球所受重力做功越来越快
B.篮球在下落过程中,篮球所受重力做功越来越快
C.篮球达到最高点时,不受力的作用
D.篮球在下落过程中,速度越来越快,是因为篮球的机械能在增大
4.(2024·河南新乡·二模)生活中许多现象都蕴含着物理知识。下列说法正确的是( )
A.水凝固成冰后,体积变大,质量变大
B.汽车急刹车时,人会向前“冲”,是因为惯性突然消失
C.小明跑步穿的运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦力
D.增大自行车座垫面积能减小人对座垫的压力
5.(2022·河南南阳·一模)如图所示,是孩子们在水平路面上玩滑板车的情景。下列分析正确的是( )
A.脚蹬地后,人和车能一起向前运动是由于受到惯性作用
B.车对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力
C.人对车的压力和地面对车的支持力是一对相互作用力
D.滑板车轮胎上有凹凸不平的花纹,是为了减小摩擦
6.(2023·安徽·一模)如图所示,一物块G放在固定斜面上处于静止状态,下列说法中正确的是( )
A.物块受到的重力与斜面对物块的支持力是一对平衡力
B.斜面对物块的支持力与物块对斜面的压力是作用力与反作用力
C.物块可能不受摩擦力作用
D.如果物块受到的所有力都消失,物块将沿斜面滑下
7.(2022·江苏淮安·中考真题)如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板,可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力
C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
8.(2023·广东深圳·三模)如图,质量为10kg的物体在水平力F作用下,静止在竖直墙上,在力F逐渐减小的过程中,物体静止一段时间后,向下运动,则在这个过程中,摩擦力f与时间t的关系,下列图线可能符合的是( )
A. B.
C. D.
9.(2023·福建福州·模拟预测)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是( )
A.物体A受到的摩擦力为10N B.拉力F的功率为1.5W
C.滑轮组的机械效率为80% D.拉力F增大到12N时,物体B开始向左运动
10.(2023·北京·模拟预测)如图所示,在水平力F的作用下,物体A紧贴在竖直的墙上并处于静止状态。若改变F的大小,则下列判断有可能正确的是( )
A.若适当增大F,则物体与墙之间的摩擦力增大
B.若适当增大F,则物体与墙之间的摩擦力减小
C.若适当减小F,则物体与墙之间的摩擦力不变
D.若适当减小F,则物体与墙之间的摩擦力增大
11.(2024·山东菏泽·二模)一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动,其关系如图所示,下列正确的是( )
A.0~12s物体所受的摩擦力大于12s~24s物体所受的摩擦力
B.0~12s与12s~24s物体运动的速度之比为
C.0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功
D.0~12s拉力做功的功率小于12s~24s拉力做功的功率
12.(2022·湖北武汉·模拟预测)如图所示,木块A置于足够长的粗糙木板B上,木板B置于地面上,向左匀速推动木块A时,木板B处于静止状态。以下说法正确的是( )
A.木板B在竖直方向上受两个力作用
B.力F与B对地面的摩擦力大小相等
C.A对B的摩擦力和B对地面的摩擦力方向相反
D.增大力F,则木板B可能在地面上滑动
二、填空题
13.(2023·广东梅州·一模)在2023年2月26日举行的国家青少年足球锦标赛决赛中,梅州客家U14队以3﹣0比分战胜对手获得冠军。比赛过程中,足球在重力的作用下在空中划过一道弧线,此过程中对足球的施力物体是 ,这个力的方向为 ,假设此过程中一切外力都消失,足球将保持 状态。(不计空气阻力)
14.(2023·贵州·模拟预测)如图甲所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热。这是通过 的方式改变水的内能。加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去。其能量转化情况与四冲程热机 冲程相同。如图乙所示,在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做 运动,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小。
15.(2024·四川成都·二模)细心的小鹏同学发现商场里安装供顾客上楼的电梯主要有如图所示的两种;当顾客站在类似台阶的甲电梯上匀速上升时, 摩擦力作用,当顾客站在类似斜坡的乙电梯上匀速上升时, 摩擦力作用(两空均选填“受”或“不受”)。
16.(2024·贵州黔南·二模)如图所示是厨房提盘取碗的防烫夹,使用时是 (选填“等臂”“费力”或“省力”)杠杆;它的夹头为波浪纹设计是为了 摩擦。
17.(2022·江苏镇江·二模)如图,台秤上放一只质量不计的三角支架。均匀细木棒可绕O点自由转动,调整O点高度,使水平静止,此时台秤示数如图,。则木棒自重为 N;若仅将台秤和支架一起向左平移一段距离,台秤的示数将 ;若使台秤示数为零,B端施加的最小力为 N。(g取)
18.(2022·江苏南京·三模)如图所示,用3N水平力F拉长木板A在光滑水平地面上匀速运动,而B静止不动时,若逐渐增大F(不计绳和弹簧测力计重),则B受到摩擦力大小为 ,方向水平 。
三、作图题
19.(2024·山东临沂·一模)图为小孩放风筝的情景,请画出风筝所受的重力和线对风筝拉力的示意图。(重心已标出)
20.(2023·广西南宁·模拟预测)如图所示,细绳拉着小球在水平面内运动,请画出小球所受重力示意图。
21.(2021·广西梧州·一模)有一物块用绳子吊在天花板上,请用力的示意图作出重力和拉力。
四、实验题
22.(2023·四川自贡·中考真题)某兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时,用同一木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
(1)甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块,根据二力平衡知识,弹簧测力计对木块的拉力大小 滑动摩擦力的大小(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(2)通过对比甲、乙两次实验可知:在接触面的粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;
(3)通过对比 两次实验可知:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(4)兴趣小组的同学利用甲图实验装置继续探究滑动摩擦力与速度的关系,改变拉动木块的速度,进行实验,记录的实验数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
运动速度(m/s)
0.3
0.4
0.5
0.6
测力计的示数(N)
1.2
1.2
1.2
1.2
分析实验数据可知:滑动摩擦力的大小与物体运动的速度 (选填“有关”或“无关”);
(5)小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动,于是小伟设计了如图丁所示的实验装置,该装置的优点是 长木板B做匀速直线运动(选填“需要”或“不需要”)。
五、综合题
23.(2023·陕西咸阳·一模)按要求完成填空。
(1)如图甲所示,在探究平面镜成像特点时,玻璃板应 放置。
(2)如图乙所示,将铅笔水平挤压在两手指间,当铅笔静止时,按笔尖手指较疼,说明压力作用效果与 有关。
(3)如图丙所示,该实验方案探究的是 对物体动能大小的影响。
(4)如图丁所示,拉动长木板,当木块相对地面静止时,由弹簧测力计示数可知木块受到的滑动摩擦力大小为 。
六、计算题
24.(2022·山东济南·二模)2021年4月24日,我国首辆火星车正式被命名为“祝融号”,并预计在五月下旬登陆火星,以此帮助人类更好地研究太阳系的演变与未来发展。如图所示是“天问一号”所搭载的“祝融号”火星车。发射前,科研人员在水平地面上对火星车进行了模拟测试,假设在某次测试中:火星车以0.24km/h的速度,持续匀速直线行驶了1.5h,若火星车的质量为240kg,受到的阻力为200N,g取10N/kg,通过计算回答,在这次测试过程中:
①火星车行驶的路程是多少?
②火星车受到的重力是多少?
③火星车运动的过程中牵引力做了多少功?
参考答案
1.C
A.字典对桌面的压力与桌面对字典的支持力,这两个力作用在不同物体上,不是一对平衡力,是一对相互作用力,故A不符合题意;
B.推动过程中,字典对桌面的压力等于其自身的重力,由于重力不变,压力大小也不变,受力面积变大,根据知,字典对桌面的压强变小,故B不符合题意;
C.由A知字典对桌面的压力不变,字典的重力不变,所以桌面对字典的支持力不变,所以字典对桌面的压力与字典所受的重力始终大小相等,故C符合题意;
D.在推动过程中压力和接触面的粗糙程度都不变化,因此摩擦力大小不变,故D不符合题意。
故选C。
2.B
A.运动员鞋底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,故A错误;
B.运动员静止站立时处在平衡状态,受到的重力和支持力是一对平衡力,故B正确;
C.运动员快速冲刺时,速度不断增大,运动状态改变,故C错误;
D.惯性是物体本身的属性,不是力,不能用“作用”来描述,故D错误。
故选D。
3.B
AB.根据
可知,篮球在上升过程中,篮球速度减小,篮球所受重力做功越来越慢,篮球在下落过程中,篮球速度压力越大,篮球所受重力做功越来越快,故A错误,B正确;
C.篮球达到最高点时,受到重力的作用,故C错误;
D.篮球在下落过程中,速度越来越快,是因为篮球的动能增大,篮球在下落过程中,要克服摩擦力做功,篮球机械能减小,故D错误。
故选B。
4.C
A.水凝固成冰后,质量是物体的属性,质量不变,故A错误;
B.汽车急刹车时,因为人具有惯性,保持向前运动的运动状态,不是惯性突然消失,故B错误;
C.小明跑步穿的运动鞋鞋底有凹凸不平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,故C正确;
D.增大自行车座垫面积在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D错误。
故选C。
5.B
A.脚蹬地后,人和车能一起向前运动是由于惯性,不能表述成受到惯性,故A错误;
B.车对人的支持力和人受到的重力,大小相同、方向相反、力在同一直线上,在同一物体上,是一对平衡力,故B正确;
C.人对车的压力和地面对车的支持力大小不同,作用点也在同一物体上,不是相互作用力,故C错误;
D.滑板车轮胎上有凹凸不平的花纹,是增大接触面粗糙程度,是为了增大摩擦,故D错误。
故选B。
6.B
A.物块受到的重力方向竖直向下,斜面对物块的支持力垂直于斜面向上,二者不在一条直线上,大小也不相等,不是一对平衡力,故A错误;
B.斜面对物块的支持力与物块对斜面的压力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,是作用力与反作用力,故B正确;
C.物块在斜面上有向下运动的趋势,因此一定受摩擦力作用,故C错误;
D.根据牛顿第一定律,如果静止的物块受到的所有力都消失,物块将保持静止,故D错误。
故选B。
7.C
滑雪运动员之所以穿着有较大底面积的滑雪板,是为了减小压力的作用效果,即减小压强,是在压力不变的情况下通过增大受力面积的形式来减小压强,与重力、压力、和摩擦力无关,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
8.C
物体竖直方向受重力和摩擦力,因为物体静止,所以这两个力是一对平衡力,故摩擦力大小等于重力;当F减小到一定程度时,物体所受的压力减小,摩擦力减小,故摩擦力小于重力。
故选C。
9.C
A.物体B静止在地面上,所以受力平衡;水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力,所以两个摩擦力之和为12N,即
则fAB=8N;根据相互作用力的知识可知,物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N;故A错误;
B.由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度
由得,拉力做功的功率为
故B错误;
C.由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端绳子移动距离为
由滑轮组的机械效率为
故C正确;
D.若拉力F增大到15N时,A在运动过程中,A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则A和B之间的摩擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静止,不会向左运动,故D错误。
故选C。
10.C
在水平力F的作用下,物体A紧贴在竖直的墙上并处于静止状态,物体受到的摩擦力和重力是一对平衡力,大小相等。
AB.若适当增大F,物体A仍然会保持静止状态,受到的摩擦力仍等于重力,重力不变,则摩擦力不变,故AB不符合题意;
CD.若适当减小F,物体A可能开始加速下滑,摩擦力小于重力,即物体与墙之间的摩擦力变小;物体A也可能仍保持静止,物体受到的摩擦力仍等于重力,则物体与墙之间的摩擦力不变,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
11.C
A.由图象可知,物体在0~12s和12s~24s都做匀速直线运动,根据二力平衡的条件,拉力等于摩擦力,同一物体对水平面压力相等,接触面的粗糙程度不变,故物体受到的摩擦力相等,故A错误;
B.从图象上看,0~12s通过的路程是6m,12~24s通过路程为2m,故0~12s与12s~24s物体运动的速度之比为
故B错误;
CD.由图象可知,物体在0~12s和12s~24s都做匀速直线运动,根据二力平衡的条件,拉力等于摩擦力,物体受到的摩擦力相等,所以0~12s物体所受的拉力等于12s~24s物体所受的拉力,由W=Fs可知,因0~12s通过的路程长,故0~12s拉力做的功大于12s~24s拉力做的功。根据可知,相同时间内0~12s拉力做的功的功率大于12s~24s拉力做的功的功率,故C正确,D错误。
故选C。
12.B
A.木板B在竖直方向上受重力、地面的支持力和木块的压力三个力的作用,故A错误;
B.F推动木块A匀速运动时,A处于平衡状态,水平方向B对A的摩擦力等于推力F;木板B处于静止状态,水平方向的合力为0;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,都等于F;A对B的摩擦力和地对B的摩擦力是一对平衡力,大小相等;地对B的摩擦力与B对地面的摩擦力是相互作用力,大小相等,故力F与B对地面的摩擦力大小相等;故B正确;
C..A对B的摩擦力和地对B的摩擦力是一对平衡力,大小相等、方向相反,地对B的摩擦力与B对地面的摩擦力是相互作用力,大小相等、方向相反,因此A对B的摩擦力和B对地面的摩擦力方向相同,故C错误;
D.增大力F,推力大于滑动摩擦力,A加速运动;由于A对B的压力不变,接触面不变,A、B之间的摩擦力大小不变,则木板B不可能在地面上滑动,故D错误。
故选B。
13. 地球 竖直向下 匀速直线运动
[1] 重力的施力物体是地球。
[2] 重力的方向是竖直向下的。
[3] 根据牛顿第一运动定律可知,足球将保持匀速直线运动状态。
14. 热传递 做功 匀速直线
[1]在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热,水吸收热量,内能增大,温度升高,这是通过热传递的方式改变水的内能。
[2]加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去,在这个过程中,把水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能;其能量转化情况与四冲程热机的做功冲程相同。
[3]在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做匀速直线运动,木块受力平衡,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小;这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了转换法。
15. 不受 受
[1][2]当顾客站在类似台阶的甲电梯上匀速上升时,鞋底和电梯台阶面之间既没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,因此不受摩擦力;当顾客站在类似斜坡的乙电梯上匀速上升时,相对电梯,有向下滑的趋势,受到摩擦力作用。
16. 费力 增大
[1]厨房提盘取碗的防烫夹的动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
[2]它的夹头为波浪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。
17. 6 增大 3
[1]支架对木棒的支持力
F支=G示=mg=400×10-3kg×10N/kg=4N
均匀细木棒的重心在木棒的中心,根据杠杆平衡条件可知,杠杆自身的重力为
[2]若仅将台秤和支架一起向左平移一段距离,重力不变,重力的力臂不变,即重力与重力力臂的乘积不变;支架与O点之间的距离变小,即支架与O点之间力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,台秤的示数将增大。
[3]要想在B端施加的力最小时该力的力臂最大,最大力臂就是OB,台秤示数为零说明,台秤给杠杆的支持力为0,所以施加的最小的力为
18. 3N 向右
[1][2]用3N水平力F拉长木板A在光滑水平地面上匀速运动,由于水平地面光滑,则地面与A之间不存在摩擦力,长木板A做匀速直线运动,水平方向上受到向右的拉力F、向左的B对A的摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,即B对A的摩擦力为3N,因A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力,其大小相等,所以B受到摩擦力的大小为3N。A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力,其方向相反,所以B受到摩擦力方向水平向右。
19.
风筝所受重力作用点在风筝的重心O点上,方向竖直向下,用G来表示;风筝线对风筝的拉力作用风筝上,方向为沿风筝线向下,用F来表示,如下图所示:
20.
小球受竖直向下的重力,力的作用点在小球的重心上,即小球的几何中心,过重心沿竖直向下,画一带箭头的线段表示重力G,如下图所示:
21.
拉力和重力都作用在物体的几何中心上,拉力方向竖直向上,重力方向竖直向下。由于拉力和重力是一对平衡力,所以两者等大。由此可以画出这两个力的示意图如下图所示:
22. 等于 压力 甲、丙 无关 不需要
(1)[1]甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块,木块受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)[2]对比甲、乙两次实验,接触面的粗糙程度相同而压力不同,压力越大,弹簧测力计示数越大,则滑动摩擦力越大。
(3)[3]对比甲、丙两次实验:压力相同而接触面粗糙程度不同,接触面越粗糙,弹簧测力计示数越大,滑动摩擦力越大。
(4)[4]分析实验数据可知:木块运动的速度越来越大,但弹簧测力计示数不变,摩擦力大小不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关。
(5)[5]如图丁, 水平向左拉动长木板B,木块A相对地面静止,受到的弹簧测力计的拉力和木板的滑动摩擦力仍然是一对平衡力,此时长木板B不需要做匀速直线运动。
23.(1)垂直
(2)受力面积
(3)质量
(4)1.2N
(1)在这个实验中,为保证蜡烛B能与蜡烛A的像重合,纸板与平面镜放置要求是垂直放置。
(2)铅笔处于静止状态,所以两个手指对铅笔的压力是平衡力,它们的大小相等,方向相反,作用在同一条直线上;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显,铅笔对两手指压力相等,按笔尖手指较疼,说明压力作用效果与受力面积有关。
(3)如图丙所示,根据控制变量法,高度相同,所以达到斜面底端的初速度相同,而质量不同,所以该实验方案探究的是质量对物体动能大小的影响。
(4)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为1.2N。拉动长木板,当木块相对地面静止时,此时受力平衡,根据二力平衡,木块受到木板的摩擦力和弹簧测力计的示数大小相等为。
24.①0.36km;②2400N;③7.2×104J
①由得
=0.24km/h×1.5h=0.36km
②火星车受到的重力是
G=mg=240kg×10N/kg=2400N
③因为火星车做匀速直线运动
F牵=f=200N
s=0.36km=360m
牵引力做功
W=F牵s=200N×360m=7.2×104J
答:①火星车行驶的路程是0.36km;
②火星车受到的重力是2400N;
③火星车运动的过程中牵引力做了7.2×104J的功。
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