内容正文:
专题01 受力分析 力与运动综合
(试题分值:75分 测试时间:60分钟)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分.每小题只有一个正确答案)
1.为备战2022年冬季奥运会,短道速滑运动员在集训中多次进行模拟比赛,有关比赛过程中的说法正确的是( )
A.发令枪响前,运动员静止时所受的支持力与他对冰面的压力是一对平衡力
B.发令枪响后,运动员用力向后蹬来获得向前的动力,是因为力的作用是相互的
C.运动员在经过弯道时不再用力向后蹬,此时运动状态不发生改变
D.冲线后,运动员停止用力仍能滑行很远,是因为运动员不受摩擦阻力
2.关于二力平衡,正确的是( )
A.只要两个力大小相等,方向相反,这两个力就相互平衡
B.只要两个力方向相反且在一条直线上,这两个力就相互平衡
C.只要两个力相等,方向相反,作用在同一条直线上,这两个力就相互平衡
D.作用在同一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这两个力就相互平衡
3.在粗糙水平面面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力F1,B对A的作用力F2,地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )
A.F1保持不变,F3缓慢增大
B.F1缓慢增大,F3保持不变
C.F2缓慢增大,F3缓慢增大
D.F2缓慢增大,F3保持不变
4.如图所示,用3N水平力F拉长木板A在水平地面上匀速向右运动,B相对地面静止不动,此时与B连接的弹簧测力计示数为2N,下列说法正确的是( )
A.物体B受到的摩擦力大小2N,方向水平向左
B.如果增大F,则物体B受到A的摩擦力也增大
C.物体A受到的拉力F和地面对A的摩擦力是一对平衡力
D.物体A受到地面的摩擦力大小为1N
5.小明学习了力的知识后,对静止在水平桌面上的文具盒进行分析。下列说法正确的是( )
A.文具盒对桌面的压力与桌面对文具盒的支持力是一对平衡力
B.文具盒对桌面的压力与文具盒的重力是一对平衡力
C.文具盒的重力与桌面对文具盒的支持力是一对平衡力
D.以上三对力中没有一对是平衡力
6.【新素材】当下社会热点
如图所示,孩子坐着雪橇从高高的雪坡上滑下,最终停下来。这一过程中所涉及的物理知识,下列说法中正确的是( )
A.雪橇会停下来是因为受到惯性的作用
B.孩子受到的重力方向始终竖直向下
C.整个过程中,孩子受到的摩擦力保持不变
D.雪橇对雪坡的压力与雪坡对雪橇的支持力是一对平衡力
7.如图所示在平直路面上向右行驶的小车中,有一轻质弹簧,它的一端固定在车厢右壁,另一端与放在小车底板上的木块相连,此时弹簧处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做加速运动
B.若木块突然压缩弹簧,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.当木块向前压缩弹簧时,木块的速度逐渐减小,说明木块的惯性在减小
8.如图,甲乙完全相同的小球,以同样的速度v沿着与水平方向均成θ角斜向上抛出,甲球沿光滑斜面,乙球抛向空中,不计空气阻力,甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点,离地高度为h1和h2。则下列说法正确的是( )
A.a点时,小球所受重力和支持力是一对平衡力
B.b点时,小球所受重力和惯性力不是一对平衡力
C.h1=h2
D.h1>h2
9.课堂上,老师用一质量为m的小磁块把一张质量为M的纸片吸在竖直放置的磁性黑板上,三个物体均静止不动,如图所示。则下列分析中,正确的是( )
A.磁性黑板给小磁块的摩擦力大小为mg
B.纸片不会掉落的原因是受到小磁块对纸片的压力
C.纸片受到黑板的摩擦力和纸片的重力是一对平衡力
D.纸片受到小磁块的摩擦力方向为竖直向下
10.小明经常与同学进行爬杆比赛,如图甲所示,在某次比赛中,小明向上爬的“速度﹣时间”图像如图乙所示,但他所受“摩擦力﹣时间”图像漏画了一部分,如图丙所示,若将之补充完整,应是图中的( )
A. B.
C. D.
11.如图所示,水平面上叠放着A、B两个长方体物体,在水平力F1和F2的作用下,以共同速度υ一起向右匀速直线运动,已知F1=15N,F2=11N,则下列说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力水平向右,大小为15牛
B.B对地面的摩擦力为水平向左,大小为4牛
C.A受到的摩擦力为水平向左,大小为4牛
D.地面对B的摩擦力为水平向左,大小为11牛
12.小明做了这样一个实验:将一根绳子穿过内壁和端口光滑的空心圆筒,绳子上端系一个金属球,下端与装有皮球的网袋连接。转动空心圆筒,使金属球转动(如图)。随着转速加大,网袋由静止开始向上运动。下列判断正确的是( )
A.网袋静止时,它受到的总重力与它对绳子的拉力是一对相互作用力
B.金属球转动过程中,它受到的重力与绳子对它的拉力是一对平衡力
C.实验表明,改变物体的运动状态需要有力的作用
D.若匀速转动金属球,则金属球运动状态不变
13. 2018年底中国高铁运营里程超过2.9万公里,超过其他国家总和。中国已经成功拥有世界先进的高铁集成技术,运行时速达350千米/小时。下列小金乘坐高铁的感受说法正确的是( )
A.在高铁匀速运行过程中,若不计空气阻力,小金往车前跳远距离一定小于往车后跳远距离
B.在高铁匀速运行过程中,小金静止坐在座位上,臀部受到向前的静摩擦力
C.在高铁匀速运行过程中,小金静止坐在座位上,臀部受到向后的静摩擦力
D.小金静止坐在座位上,明显感受到来自座椅后背向前的推力,说明动车在加速
14.如甲图所示,小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落,从a处开始接触弹簧,压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中,小球在b处速度最大。小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如乙图所示。不计空气阻力,则从a至c处的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球所受重力始终大于弹簧的弹力
B.小球的重力势能先减小后增大
C.小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能
D.小球的动能一直减小
15.一氢气球下系一小重物,重物只在重力和绳的拉力作用下做匀速直线运动,不计空气阻力和风力的影响,重物匀速运动的方向如图中箭头所示的虚线方向,图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是( )
A.B. C. D.
二、填空题(本题2小题,每空2分,共8分)
16.如图甲所示,完全相同的A、B两物块叠放在水平地面上,用F1=30N的水平力作用在B物块上,AB一起做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为 N;若将F2=50N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍一起做直线运动,则乙中A物块受到地面的摩擦力 甲中A物块受到地面的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
17.如图所示,水平面上的物体在力F1、F2的作用下向右做直线运动,力F1、F2及物体的速度v随时间变化的图象如图甲、乙、丙所示,物体在t2~t3时间内所受摩擦力大小为 N,方向向 。(选填“左”或“右”)
三、探究题(本题2小题,每空2分,共14分)
18.在学习影响滑动摩擦力大小的因素后,小柯还是认为重力越大,滑动摩擦力越大。于是张老师用如图装置与他一起实验。
步骤一:将铁块放在木板上,往沙桶中加入一定量细沙,使压力传感器的示数为5.00牛,水平向左拉动木板,读出拉力传感器的示数并记录。
步骤二:换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的铁块,重复步骤一,记录结果如下表。
实验次数
质量不同的铁块
压力传感器示数
(牛)
拉力传感器示数
(牛)
1
小
5.00
2.10
2
中
5.00
2.11
3
大
5.00
2.11
请回答下列问题:
(1)第1次实验中铁块受到的摩擦力为 牛。
(2)实验中能否用钩码代替细沙?并说明理由 。
(3)通过实验得出的结论是 。
(4)小柯认为:该实验中压力传感器的上表面要尽量光滑,否则会使压力传感器的读数偏大。你认为他的说法是否合理,为什么 。
19.某同学学习了“研究影响滑动摩擦力大小的因素”后,做了如下实验:同种材质且体积相等、质量都为500g的A、B两个木块,放在一长木板上进行实验,实验中保证水平匀速拉动弹簧测力计,实验过程及结果如图所示。
(1)图甲中物体运动的速度大小为v1,图乙中物体运动的速度大小为v2,实验过程中,关于v1和v2的大小,下列说法正确的是 。
A.v1一定大于v2
B.v1一定小于v2
C.v1一定等于v2
D.v1可以大于、等于或小于v2
(2)图丁中拉动物体A、B一起匀速运动,拉力F4的大小为 N。
(3)在甲乙丙丁实验中,对比 实验,可以得出A木块与B木块表面粗糙程度不同。
四、解答题(本题1小题,共8分)
20.某物理小组在一一次探究活动中测量滑块与木板之间的滑动摩擦力。实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮,绳的另一端悬挂托盘。实验时,在托盘中放入适量的砝码,使滑块做匀速直线运动。回答下列问题:
(1)为了测量滑块的滑动摩擦力,需要测量的物理量是 。(填选项前的编号)
①木板的质量m1,②滑块的质量m2,③砝码的质量m3,④托盘和砝码的总质量m4.
(2)滑块的滑动摩擦力表达式为f= 。(用已知或测量的物理量符号表示)
(3)该实验的理论依据是: 。
(4)该实验存在一些不足之处,请你写出其中的一点:
。
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专题01 受力分析 力与运动综合
(试题分值:75分 测试时间:60分钟)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分.每小题只有一个正确答案)
1.为备战2022年冬季奥运会,短道速滑运动员在集训中多次进行模拟比赛,有关比赛过程中的说法正确的是( )
A.发令枪响前,运动员静止时所受的支持力与他对冰面的压力是一对平衡力
B.发令枪响后,运动员用力向后蹬来获得向前的动力,是因为力的作用是相互的
C.运动员在经过弯道时不再用力向后蹬,此时运动状态不发生改变
D.冲线后,运动员停止用力仍能滑行很远,是因为运动员不受摩擦阻力
【解答】解:A、运动员静止时所受的支持力与他的重力是一对平衡力,故A错误。
B、运动员用力向后蹬来获得向前的动力,是因为力的作用是相互的,脚给地面一个向后的力,同时受到地面给脚向前的力,故B正确。
C、运动员在经过弯道时,其运动方向和速度均发生变化,其运动状态改变,故C错误。
D、运动员停止用力仍能滑行很远,是因为运动员具有惯性,仍受到摩擦力作用,故D错误。
故选:B。
2.关于二力平衡,正确的是( )
A.只要两个力大小相等,方向相反,这两个力就相互平衡
B.只要两个力方向相反且在一条直线上,这两个力就相互平衡
C.只要两个力相等,方向相反,作用在同一条直线上,这两个力就相互平衡
D.作用在同一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这两个力就相互平衡
【解答】解:如果二力平衡,那么这两个力必须作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、在同一条直线上,
分析各选项可知ABC错误,D正确。
故选:D。
3.在粗糙水平面面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力F1,B对A的作用力F2,地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )
A.F1保持不变,F3缓慢增大
B.F1缓慢增大,F3保持不变
C.F2缓慢增大,F3缓慢增大
D.F2缓慢增大,F3保持不变
【解答】解:对B分析,可知墙对B的作用力及A对球的作用力的合力与F及重力的合力大小相等,方向相反,故当F增大时,B对A的压力增大;即F2增大;同理可知,墙对B的作用力F1增大;
对整体分析,整体受重力、支持力、摩擦力、墙对球B的压力及压力F而处于平衡,故当F增大时,地面对A的支持力增大,同时摩擦力也将增大,故F3增大。
故选:C。
4.如图所示,用3N水平力F拉长木板A在水平地面上匀速向右运动,B相对地面静止不动,此时与B连接的弹簧测力计示数为2N,下列说法正确的是( )
A.物体B受到的摩擦力大小2N,方向水平向左
B.如果增大F,则物体B受到A的摩擦力也增大
C.物体A受到的拉力F和地面对A的摩擦力是一对平衡力
D.物体A受到地面的摩擦力大小为1N
【解答】解:(1)弹簧测力计的示数为2N,则弹簧测力计对B的拉力为2N,方向水平向左;
B在水平方向上受拉力和摩擦力处于平衡状态,由二力平衡条件可知,摩擦力与拉力应大小相等、方向相反,所以B受到的摩擦力大小2N,方向水平向右,故A错误;
(2)如果增大F,因物体B相对地面静止不动(仍然处于平衡状态),B受到的拉力与摩擦力仍然平衡,大小相等,弹簧测力计的拉力不变,则物体B受到A的摩擦力大小不变,故B错误;
(3)以A为研究对象,A处于匀速直线运动状态,受向右的拉力F、地面对它向左的摩擦力和物体B对它向左的摩擦力;
A受到向右的拉力为3N,所以A受到地面对它的摩擦力与物体B对它的摩擦力之和为3N,则地面对物体A的摩擦力为3N﹣2N=1N,方向水平向左,故D正确;
物体A受到的拉力F和地面对A的摩擦力大小不相等,不是一对平衡力,故C错误。
故选:D。
5.小明学习了力的知识后,对静止在水平桌面上的文具盒进行分析。下列说法正确的是( )
A.文具盒对桌面的压力与桌面对文具盒的支持力是一对平衡力
B.文具盒对桌面的压力与文具盒的重力是一对平衡力
C.文具盒的重力与桌面对文具盒的支持力是一对平衡力
D.以上三对力中没有一对是平衡力
【解答】解:A、文具盒对桌面的压力与桌面对文具盒的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是一对平衡力,故A不正确;
B、文具盒对桌面的压力与文具盒的重力,这两个力方向相同且作用在两个物体上,不符合二力平衡条件,不是一对平衡力,故B不正确;
C、文具盒的重力与桌面对文具盒的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,是一对平衡力,故C正确;
D、C选项正确,故D不正确。
故选:C。
6.【新素材】当下社会热点
如图所示,孩子坐着雪橇从高高的雪坡上滑下,最终停下来。这一过程中所涉及的物理知识,下列说法中正确的是( )
A.雪橇会停下来是因为受到惯性的作用
B.孩子受到的重力方向始终竖直向下
C.整个过程中,孩子受到的摩擦力保持不变
D.雪橇对雪坡的压力与雪坡对雪橇的支持力是一对平衡力
【解答】解:
A、惯性是物体本身的一种性质,不是一种作用;雪橇会停下来,是因为受到摩擦力的作用,故A错误;
B、孩子受到的重力方向始终是竖直向下的,故B正确;
C、向下滑行过程中,压力的大小发生变化(在斜面和水平面上时压力的大小不同),所以小朋友所受的摩擦力发生变化,故C错误;
D、雪橇对雪坡的压力与雪坡对雪橇的支持力是一对相互作用力,不是平衡力,故D错误。
故选:B。
7.如图所示在平直路面上向右行驶的小车中,有一轻质弹簧,它的一端固定在车厢右壁,另一端与放在小车底板上的木块相连,此时弹簧处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做加速运动
B.若木块突然压缩弹簧,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.当木块向前压缩弹簧时,木块的速度逐渐减小,说明木块的惯性在减小
【解答】解:由题意知,原来小车向右做匀速直线运动,木块、弹簧也随小车一起做匀速直线运动,此时弹簧处于原长状态。
A、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A正确;B、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B错误;
C、弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力,没有作用在同一物体上,故不是一对平衡力,故C错误;
D、惯性只与质量有关,质量不变,惯性不变,故D错误。
故选:A。
8.如图,甲乙完全相同的小球,以同样的速度v沿着与水平方向均成θ角斜向上抛出,甲球沿光滑斜面,乙球抛向空中,不计空气阻力,甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点,离地高度为h1和h2。则下列说法正确的是( )
A.a点时,小球所受重力和支持力是一对平衡力
B.b点时,小球所受重力和惯性力不是一对平衡力
C.h1=h2
D.h1>h2
【解答】解:A、a点时,小球所受重力和支持力不在同一直线上,所以不是一对平衡力,故A错误;
B、不计空气阻力,b点时,小球只受重力作用,惯性不是力,不能说惯性力,故B错误;
CD、已知小球的质量和抛出时的速度相同,所以具有的动能Ek相同,无论小球沿什么方向抛出,不考虑空气阻力,小球沿光滑的斜面上升到最高点h1时速度为零,即动能全部转化为重力势能,重力势能大,高度高;而乙到达最高处h2时在水平方向还有速度,即动能只有一部分转化为重力势能,重力势能小,因此上升高度小一些,即h1>h2,故C错误、D正确。
故选:D。
9.课堂上,老师用一质量为m的小磁块把一张质量为M的纸片吸在竖直放置的磁性黑板上,三个物体均静止不动,如图所示。则下列分析中,正确的是( )
A.磁性黑板给小磁块的摩擦力大小为mg
B.纸片不会掉落的原因是受到小磁块对纸片的压力
C.纸片受到黑板的摩擦力和纸片的重力是一对平衡力
D.纸片受到小磁块的摩擦力方向为竖直向下
【解答】解:
A、磁性黑板与小磁块没有接触,没有摩擦力,故A错误;
B、纸片不会掉落的原因是受到墙壁对纸片的有向上的摩擦力,故B错误;
C、在竖直方向纸片的重力和小磁块的重力之和与墙壁的摩擦力是平衡力,故C错误。
D、小磁块由于静止,受到的摩擦力(小纸片给的)为竖直向上,故纸片受到小磁块的摩擦力方向为竖直向下(力的作用是相互的),而小纸片没有掉下来是由于墙壁给小纸片向上的摩擦力,故D正确。
故选:D。
10.小明经常与同学进行爬杆比赛,如图甲所示,在某次比赛中,小明向上爬的“速度﹣时间”图像如图乙所示,但他所受“摩擦力﹣时间”图像漏画了一部分,如图丙所示,若将之补充完整,应是图中的( )
A. B.
C. D.
【解答】解:
由题意知,人爬杆时受到了竖直向下的重力G和竖直向上的摩擦力F这两个力的作用,
由图乙可知:
0~t1时间内,人加速向上运动,所以f>G;
t1~t2时间内人在做匀速直线运动,所以人受到的重力和摩擦力是一对平衡力,即f=G,
t2~t3时间内人在减速向上运动,f<G;
A、由以上分析t1~t2时间内,摩擦力应不变,故不正确;
BCD、分析可知,0~t1时刻受到的摩擦力最大,t2~t3时间内受到的摩擦力最小,t1~t2时间内受到摩擦力处于二者之间,故BD错误,C正确。
故选:C。
11.如图所示,水平面上叠放着A、B两个长方体物体,在水平力F1和F2的作用下,以共同速度υ一起向右匀速直线运动,已知F1=15N,F2=11N,则下列说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力水平向右,大小为15牛
B.B对地面的摩擦力为水平向左,大小为4牛
C.A受到的摩擦力为水平向左,大小为4牛
D.地面对B的摩擦力为水平向左,大小为11牛
【解答】解:A相对于B保持静止状态,水平方向上A受到拉力F1和摩擦力作用,摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力F1是15N,A受到B的摩擦力是15N,故C错误;
根据物体间力的作用是相互的,A受到B的摩擦力水平向左,大小是15N,所以B上表面受到A的摩擦力水平向右,大小是15N,故A正确;
物体B进行匀速直线运动,水平方向上受到A对B水平向右的摩擦力、地面对B水平向左的摩擦力、水平向左的拉力F2,这三个力是平衡力,所以地面对B水平向左的摩擦力与水平向左的拉力F2之和等于A对B水平向右的摩擦力,所以B下表面受到地面的摩擦力大小为15N﹣11N=4N,方向向左,故D错误;
因为物体间力的作用是相互的,B 对地面的摩擦力与地面对B的摩擦力大小相等,方向相反,即B对地面的摩擦力为 4N,方向向右,故B错误。
故选:A。
12.小明做了这样一个实验:将一根绳子穿过内壁和端口光滑的空心圆筒,绳子上端系一个金属球,下端与装有皮球的网袋连接。转动空心圆筒,使金属球转动(如图)。随着转速加大,网袋由静止开始向上运动。下列判断正确的是( )
A.网袋静止时,它受到的总重力与它对绳子的拉力是一对相互作用力
B.金属球转动过程中,它受到的重力与绳子对它的拉力是一对平衡力
C.实验表明,改变物体的运动状态需要有力的作用
D.若匀速转动金属球,则金属球运动状态不变
【解答】解:
A、网袋静止时,它受到的总重力与它对绳子的拉力方向相同,所以不是一对相互作用力,故A错误;
BD、金属球转动过程中,它受到的重力与绳子对它的拉力大小不相等,且不在同一条直线上,不是一对平衡力,所以金属球的运动状态改变(或者说其运动方向不断变化),故BD错误;
C、金属球转动过程中,网袋受到向上的拉力,网袋由静止开始向上运动,说明改变物体的运动状态需要力,故C正确。
故选:C。
13. 2018年底中国高铁运营里程超过2.9万公里,超过其他国家总和。中国已经成功拥有世界先进的高铁集成技术,运行时速达350千米/小时。下列小金乘坐高铁的感受说法正确的是( )
A.在高铁匀速运行过程中,若不计空气阻力,小金往车前跳远距离一定小于往车后跳远距离
B.在高铁匀速运行过程中,小金静止坐在座位上,臀部受到向前的静摩擦力
C.在高铁匀速运行过程中,小金静止坐在座位上,臀部受到向后的静摩擦力
D.小金静止坐在座位上,明显感受到来自座椅后背向前的推力,说明动车在加速
【解答】解:A、因为小金随匀速行驶的高铁一起做匀速直线运动,当小金在车厢内跳远时,无论顺着高铁行驶的方向还是逆着高铁行驶的方向,小金由于惯性,在水平方向上仍保持原来的速度和方向做匀速直线运动,而小金相对于高铁来看是静止的;所以这两次跳远的距离一样远。故A错误;
BC、在高铁匀速运行过程中,小金静止坐在座位上,与座位之间没有相对运动的趋势,所以臀部不会受到静摩擦力。故BC错误;
D、小金原来静止坐在座位上随高铁一起做匀速直线运动,动车加速时,小金由于具有惯性仍要保持原来的运动速度,所以会明显感受到来自座椅后背向前的推力。故D正确。
故选:D。
14.如甲图所示,小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落,从a处开始接触弹簧,压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中,小球在b处速度最大。小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如乙图所示。不计空气阻力,则从a至c处的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球所受重力始终大于弹簧的弹力
B.小球的重力势能先减小后增大
C.小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能
D.小球的动能一直减小
【解答】解:
A、在小球向下压缩弹簧的过程中,小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力;
在ab段,重力大于弹力,合力向下,小球速度越来越大;
随着弹簧压缩量的增大,弹力逐渐增大,在b处弹力与重力相等,小球的速度达到最大;
小球再向下运动(bc段),弹力大于重力,合力向上,小球速度减小;
故A错误;
B、小球从a至c的过程中,高度一直减小,小球的重力势能一直在减小,故B错误;
C、小球下落压缩弹簧的过程中,不计空气阻力,机械能守恒,则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能,故C正确;
D、由图乙可知,小球的速度先增大后减小,则小球的动能先增大后减小,故D错误。
故选:C。
15.一氢气球下系一小重物,重物只在重力和绳的拉力作用下做匀速直线运动,不计空气阻力和风力的影响,重物匀速运动的方向如图中箭头所示的虚线方向,图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是( )
A.B. C. D.
【解答】解:重物在空中沿斜向上做匀速直线运动时,如果不计空气阻力和风力影响,氢气球也要随着该重物做匀速直线运动,而在运动中它们都受到重力的作用,重力的方向总是竖直向下的,所以氢气球和重物应该在同一条竖直线上。
故选:A。
二、填空题(本题2小题,每空2分,共8分)
16.如图甲所示,完全相同的A、B两物块叠放在水平地面上,用F1=30N的水平力作用在B物块上,AB一起做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为 N;若将F2=50N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍一起做直线运动,则乙中A物块受到地面的摩擦力 甲中A物块受到地面的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:
(1)如图甲,以B为研究对象,B做匀速直线运动,在水平方向上其受到的推力F1与摩擦力平衡,所以由二力平衡条件可得B物块所受的摩擦力fB=F1=30N;
甲图中,以AB的整体为研究对象,AB做匀速直线运动,整体受到的推力F1与地面的摩擦力平衡,则整体受到的摩擦力(A物块受到地面的摩擦力):f地=F1=30N;
(2)若将F2=50N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍一起做直线运动(注意没说匀速),以AB的整体为研究对象,整体对地面的压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,所以整体受到地面的摩擦力大小也不变,即A物块所受的摩擦力仍为30N。
故答案为:30;等于。
17.如图所示,水平面上的物体在力F1、F2的作用下向右做直线运动,力F1、F2及物体的速度v随时间变化的图象如图甲、乙、丙所示,物体在t2~t3时间内所受摩擦力大小为 N,方向向 。(选填“左”或“右”)
【解答】解:由图丙知在 t1~t2时,物体处于匀速直线运动状态,受力为平衡力,由图丙知在 t2~t3时,物体处于加速直线运动状态,但是压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍等于做匀速直线运动时的摩擦力;
由图甲、乙可知,物体在 t1~t2时,F1=8N;F2=12N,合力F=F2﹣F1=12N﹣8N=4N,方向水平向右,故摩擦力大小等于4N,方向水平向左。
由图甲、乙可知,物体在 t2~t3时,F1=15N;F2=12N,因为F1<F2,所以物体向右运动,故摩擦力大小等于4N,方向水平向左。
故答案为:4;左。
三、探究题(本题2小题,每空2分,共14分)
18.在学习影响滑动摩擦力大小的因素后,小柯还是认为重力越大,滑动摩擦力越大。于是张老师用如图装置与他一起实验。
步骤一:将铁块放在木板上,往沙桶中加入一定量细沙,使压力传感器的示数为5.00牛,水平向左拉动木板,读出拉力传感器的示数并记录。
步骤二:换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的铁块,重复步骤一,记录结果如下表。
实验次数
质量不同的铁块
压力传感器示数
(牛)
拉力传感器示数
(牛)
1
小
5.00
2.10
2
中
5.00
2.11
3
大
5.00
2.11
请回答下列问题:
(1)第1次实验中铁块受到的摩擦力为 牛。
(2)实验中能否用钩码代替细沙?并说明理由 。
(3)通过实验得出的结论是 。
(4)小柯认为:该实验中压力传感器的上表面要尽量光滑,否则会使压力传感器的读数偏大。你认为他的说法是否合理,为什么 。
【解答】解:
(1)实验中,水平向左拉动木板时,铁块在水平方向受到向左的摩擦力和拉力传感器向右的拉力处于静止状态,根据二力平衡的知识可知,水平方向受到的摩擦力和拉力大小相同,因此第1次实验中铁块受到的摩擦力为2.10N;
(2)钩码的质量是固定的不能连续变化,细沙的质量可以连续变化,方便控制铁块对水平木板的压力,实验中不能用钩码代替细沙;
(3)三次实验中,铁块重力不同,木板受到的压力和接触面的粗糙程度相同,摩擦力大小相同,可得出结论:滑动摩擦力的大小与物体的重力无关;
(4)实验中测量的摩擦力是铁块与木板之间的摩擦力,铁块与压力传感器不接触,压力传感器与木板之间的摩擦力对实验无影响,所以小柯的说法不合理。
故答案为:(1)2.10;(2)不能;细沙质量小,能较为准确的调节对铁块的拉力,来保证压力大小相同;(3)摩擦力大小与重力无关;(4)不合理,拉力传感器示数始终等于木板对铁块的摩擦力,而与压力传感器和木板之间的摩擦无关。
19.某同学学习了“研究影响滑动摩擦力大小的因素”后,做了如下实验:同种材质且体积相等、质量都为500g的A、B两个木块,放在一长木板上进行实验,实验中保证水平匀速拉动弹簧测力计,实验过程及结果如图所示。
(1)图甲中物体运动的速度大小为v1,图乙中物体运动的速度大小为v2,实验过程中,关于v1和v2的大小,下列说法正确的是 。
A.v1一定大于v2
B.v1一定小于v2
C.v1一定等于v2
D.v1可以大于、等于或小于v2
(2)图丁中拉动物体A、B一起匀速运动,拉力F4的大小为 N。
(3)在甲乙丙丁实验中,对比 实验,可以得出A木块与B木块表面粗糙程度不同。
【解答】解:(1)图甲和乙都拉物体在水平方向做匀速运动,而摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度无关,故v1可以大于、等于或小于v2,故选:D;
(2)丙丁相比,接触面粗糙程度相同,丁中压力为丙的2倍,根据接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力与压力大小成正比,故如图丁中拉动木块A、B一起匀速运动,拉力E的大小为4.4N;
(3)比较如图甲、丙或乙、丁知同,压力相同,丙或丁图中的示数更大,故可知,木块B的表面更粗糙。
故答案为:(1)D;(2)4.4;(3)甲、丙或乙、丁。
四、解答题(本题1小题,共8分)
20.某物理小组在一一次探究活动中测量滑块与木板之间的滑动摩擦力。实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮,绳的另一端悬挂托盘。实验时,在托盘中放入适量的砝码,使滑块做匀速直线运动。回答下列问题:
(1)为了测量滑块的滑动摩擦力,需要测量的物理量是 。(填选项前的编号)
①木板的质量m1,②滑块的质量m2,③砝码的质量m3,④托盘和砝码的总质量m4.
(2)滑块的滑动摩擦力表达式为f= 。(用已知或测量的物理量符号表示)
(3)该实验的理论依据是: 。
(4)该实验存在一些不足之处,请你写出其中的一点: 。
【解答】解:(1)实验中没有使用弹簧测力计,所以摩擦力的大小只能通过托盘和砝码对绳子的拉力体现,拉力等于托盘和砝码的总重力,因此需要测量托盘和砝码的总质量m4;
(2)滑块所受摩擦力的大小等于托盘和砝码的总重力,即f=G=m4g;
(3)实验的理论依据就是滑块做匀速直线运动是受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,它们的大小相等;
(4)实验中要求滑块做匀速直线运动,即托盘和砝码总重力的大小等于摩擦力,由于砝码的质量最小是5g,数值不是连续的,因此这一点很难做到。
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