第5章 运动和力(专项训练)物理新教材沪科版(五四学制)八年级上册
2026-08-31
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摘要:
**基本信息**
以运动和力的关系为核心,通过分级题型构建“概念理解-计算应用-实验探究”的逻辑体系,强化物理观念与科学思维的综合训练。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|运动和力的关系|2题型8题|结合生活场景分析运动状态、牛顿第一定律应用|从运动状态判断切入,建立力与运动的因果关系|
|二力合成与平衡计算|3题型14题|基础计算到综合应用,涵盖竖直、水平场景|遵循“二力合成规律→平衡条件→综合受力分析”递进|
|滑动摩擦力|2题型15题|实验探究(控制变量法)与动态分析结合|从影响因素探究到摩擦力大小与方向的实际判断|
内容正文:
第5章 运动和力
常考题型·精准突破
考点一 运动和力的关系
题型1 分析物体的运动状态
题型2 运动和力的关系
考点二 二力合成与二力平衡综合计算题
题型1 二力合成综合计算
题型2 二力平衡综合计算
题型3 二力合成与二力平衡综合计算
考点三 滑动摩擦力
题型1 探究影响滑动摩擦力大小的因素
题型2 分析与滑动摩擦力有关的问题
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 运动和力的关系
◆题型1 分析物体的运动状态
1.小明同学在回家的路上观察到了公交车的运动情况,其中运动状态没有改变的是( )
A.公交车到站后减速停车
B.公交车停在站台处等待乘客上车
C.公交车在缓慢匀速的转弯
D.公交车在平直的公路上加速前行
【答案】B
【详解】A.减速停车时速度大小减小,运动状态改变,故A不符合题意;
B.停在站台时处于静止状态,速度大小、方向均不变,运动状态不变,故B符合题意;
C.转弯时运动方向改变,运动状态改变,故C不符合题意;
D.加速前行时速度大小增大,运动状态改变,故D不符合题意。
故选B。
2. 正在空中飞行的足球,若所受一切外力突然消失,足球的运动情况将是( )
A.做匀速直线运动 B.停在空中静止不动
C.飞行路径不受影响 D.竖直下落
【答案】A
【详解】根据牛顿第一定律,物体不受外力作用时,总保持原有运动状态不变。足球在外力消失前处于运动状态,因此外力全部消失后将保持消失瞬间的速度做匀速直线运动。故选A。
3.如图所示的是运动会中某同学跳远的示意图。若该同学从起跳后在到达最高点时所受到的力全部消失,则他会( )
A.从最高点竖直下落到地面 B.沿水平方向做匀速直线运动
C.斜向上做加速直线运动 D.静止在最高点
【答案】B
【详解】根据牛顿第一定律,物体不受外力作用时,原来运动的物体将永远保持匀速直线运动状态。该同学到达跳远最高点时,竖直方向的速度减为0,但仍保留水平方向的运动速度,若此时所有力全部消失,他会沿水平方向保持原有速度做匀速直线运动。故选B。
4.关于运动和力,下列说法不正确的是( )
A.鸡蛋碰石头会破是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
B.加速下降的苹果所受的合力一定不为零
C.短跑运动员到达终点时不能立即停下来,是因为运动员具有惯性
D.羽毛球被扣杀后飞向对方,说明力可以改变物体的运动状态
【答案】A
【详解】A.鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力是一对相互作用力,根据相互作用力大小相等的规律,二者大小相等,鸡蛋破碎是因为蛋壳抗形变能力弱,故A错误,符合题意;
B.加速下降的苹果运动状态发生改变,由力是改变物体运动状态的原因可知,苹果所受合力一定不为零,故B正确,不符合题意;
C.短跑运动员到达终点时由于具有惯性,要保持原来的运动状态继续运动,因此不能立即停下来,故C正确,不符合题意;
D.羽毛球被扣杀后运动方向、速度发生改变即运动状态改变,说明力可以改变物体的运动状态,故D正确,不符合题意。
故选A。
◆题型2 运动和力的关系
1. 关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是通过想象得出来的
B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.足球在空中飞行的过程中,若它所受的力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
D.物体在不受力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态
【答案】D
【详解】A.牛顿第一定律是在大量实验事实基础上经科学推理得出的,并非凭空想象,故A错误;
B.根据牛顿第一定律,不受力的物体可以保持匀速直线运动状态,运动不需要力来维持,故B错误;
C.足球在空中飞行时并非只有水平方向的速度,若所有力全部消失,它会沿消失瞬间的运动方向(而非一定是水平方向)做匀速直线运动。C错误;
D.牛顿第一定律的核心内容是:一切物体在不受力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。故D正确。
故选D。
2. 如图所示,某同学玩滑板车。蹬一脚地,人和滑板车一起向前滑呀滑,但随后又慢悠悠地要停下来……又蹬一脚地……停止蹬地后,人和滑板车最终停了下来。不计空气阻力,关于此情景,下列说法正确的是( )
A.人停止蹬地后,当人和滑板车停下来时,他们的惯性会消失
B.人和滑板车向前运动的过程中,突然失去所有的外力,人和滑板车将做匀速直线运动
C.人不断蹬地才能使人和滑板车保持向前运动,说明物体的运动需要力来维持
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,是因为没有受到力的作用
【答案】B
【详解】A.一切物体在任何情况下都有惯性,人和滑板车停下来时惯性不会消失,故A错误;
B.由牛顿第一定律可知,物体不受外力时将保持静止或匀速直线运动状态,人和滑板车向前运动时若突然失去所有外力,将做匀速直线运动,故B正确;
C.人不断蹬地是为了克服阻力,力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力来维持,故C错误;
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,是因为受到阻力的作用,力改变了物体的运动状态,故D错误。
故选B。
3.如图所示,用线拴着的小球在AB之间来回摆动,不计空气阻力。小球从A点运动到C点的过程中速度越来越快,它的惯性大小______(选填“增大”、“减小”或“不变”);若小球在C点时所受外力全部消失,小球将______;若小球摆动到右边最高处B点时绳子断了,小球将______(后两空均选填“保持静止”、“竖直下落”、“做曲线运动”或"匀速直线运动”)。
【答案】 不变 匀速直线运动 竖直下落
【详解】惯性大小只与物体的质量有关,小球质量不变,故运动过程中惯性大小不变;
C点是小球摆动的最低点,小球在C点时具有一定的速度,由牛顿第一定律可知,一切物体在不受外力作用时,总保持原来的运动状态不变;若小球在C点所受外力全部消失,小球将保持C点时的速度做匀速直线运动;
小球摆动到右边最高处时,瞬时速度为0,若此时绳子断了,小球只受重力作用,故将竖直下落。
4. 将小球竖直向上抛出,小球经过B点到达最高点A后开始下落。当小球上升到B点时,若所有外力全部消失,小球将________;当小球上升到A点时,小球的速度________(选填“为”或“不为”)零,若此时所有外力全部消失,小球将________。
【答案】 沿竖直向上的方向做匀速直线运动 为 静止
【详解】小球上升到B点时,仍有向上的运动速度,若此时所有外力消失,小球会沿竖直向上的方向做匀速直线运动。
小球运动到最高点A时,速度为零,若此时所有外力全部消失,小球会保持静止状态。
考点二 二力合成与二力平衡综合计算
◆题型1 二力合成综合计算
1. 竖直向上抛出一个质量为0.2kg的物体(物体在空中运动时受到空气阻力总是与运动方向相反,大小不变),已知该物体在下降过程中空气阻力为0.5N,(g取10N/kg)求:
(1)求下降过程中该物体受到的重力与空气阻力合力F合的大小;
(2)求上升过程中该物体所受的重力与空气阻力的合力F'合=的大小,并写出此时F'合的方向。
【答案】(1)1.5N (2)2.5N,方向竖直向下
【详解】(1)物体重力
下降过程中,空气阻力方向向上,重力方向向下,合力
方向竖直向下。
(2)上升过程中,空气阻力方向向下,重力方向向下,合力
方向竖直向下。
2. 一辆小车的总质量为500kg在水平路面上水平向右运动的过程中,受到的阻力是车重的0.05倍,求:
(1)小车受到的重力;
(2)小车恰能做匀速直线运动时,小车受到的拉力大小;
(3)小车受到的水平向右拉力为350N时,小车受到的合力大小及方向。
【答案】(1)4900N;(2)245N;(3)105N,方向水平向右
【详解】(1)小车受到的重力
(2)小车恰能做匀速直线运动时,小车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,所以拉力为
(3)车受到的合力大小
方向与拉力方向相同,水平向右。
3. 重为600牛的跳伞运动员跳伞后,在降落伞完全打开前,运动员受到降落伞竖直向上的拉力大小为350牛。求:
(1)此时运动员所受重力和拉力的合力F合1的大小及方向;
(2)当降落伞全部打开后,运动员受到竖直向上的拉力大小变为750牛,求此时运动员所受重力和拉力的合力F合2的大小及方向。
【答案】(1)250N 方向竖直向下;(2)150N 方向竖直向上
【详解】(1)此时运动员受到重力为600N,受到降落伞竖直向上的拉力大小为350N,的合力F合1的大小为F合1=GF=600N350N=250N
合力的方向竖直向下。
(2)当降落伞全部打开后,运动员的重力大小不变仍为600N,运动员受到竖直向上的拉力大小变为F' =750N,此时F合2的大小为
F合2=F' -G=750N
合力的方向竖直向上。
◆题型2 二力平衡综合计算
1.一辆小车,总质量为1200kg,车轮与路面接触的总面积为0.08m2。小车在水平路面上运动的过程中,受到的阻力恒为车重的0.05倍。求:(g取10N/kg)
(1)小车在水平路面上受到的重力为多大?
(2)小车在水平路面上运动时,受到的阻力为多大?
(3)若小车在水平路面上做匀速直线运动,则小车受到的牵引力为多大?
【答案】(1);(2)600N;(3)600N
【详解】(1)小车在水平路面上受到的重力为
(2)因小车运动时受到的阻力为车重的 0.05 倍,即受到的阻力为
(3)若小车在水平路面上做匀速直线运动,则小车处于平衡状态,牵引力F与阻力f为一对平衡力,大小相等,故小车受到的牵引力为
2. 某货轮满载时的总质量为5280t,在海面上匀速直线航行。该满载货轮匀速航行时,所受阻力是其总重力的0.05倍,g取10N/kg。
(1)该满载货轮所受的重力是多少?
(2)该满载货轮匀速航行时,所受的牵引力是多少?
【答案】(1)5.28×107N (2)2.64×106N
【详解】(1)已知货轮满载时总质量
满载货轮所受的重力
(2)货轮做匀速直线航行时,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等。
已知所受阻力是总重力的0.05倍,即,则牵引力
3.电动滑板车因具有轻便灵活、节能高效、绿色出行等优点,越来越受到人们的欢迎。如图所示是某品牌的电动滑板车,查阅滑板车的参数可知滑板车的重力为120N,小廖骑行时,电动滑板车以18km/h的速度匀速直线行驶了5min后遇到障碍物紧急刹车。已知小廖的质量为48kg,骑行时的阻力为车总重的0.06倍(g=10N/kg)。求:
(1)小廖匀速骑行时,滑板车通过的路程是多少?
(2)小廖受到的重力是多大?
(3)小廖匀速骑行时,电动滑板车的牵引力是多大?
【答案】(1)1500m (2)480N (3)36N
【详解】(1)小廖匀速骑行时的速度,骑行时间,则滑板车通过的路程为
(2)小廖受到的重力为
(3)小廖和车的总重力为
小廖匀速骑行时受到的阻力为
电动滑板车匀速行驶,处于平衡状态,牵引力与受到的阻力是一对平衡力,大小相等,则电动滑板车的牵引力为。
◆题型3 二力合成与二力平衡综合计算
1. 某人在车后用大小为10牛的水平力推一辆5千克的车,使车在平直公路上匀速向右前进,突然发现车辆前方出现情况,他马上改用大小为20牛的水平向左的拉力使车减速。(g取9.8N/kg)求:
(1)物体所受的重力大小;
(2)匀速向右运动的过程中,车受到路面摩擦力的大小和方向;
(3)在减速过程中,车水平方向所受到合力的大小和方向。
【答案】(1)49N (2)10N,水平向左 (3)30N,水平向左
【详解】(1)由题意得,车的质量,根据重力计算公式,,故车所受重力
(2)车匀速向右运动时,水平方向受力平衡,推力与摩擦力为一对平衡力,已知推力,故摩擦力,车向右运动,摩擦力阻碍物体相对运动,因此摩擦力方向水平向左。
(3)减速过程中,车仍在运动,车对路面的压力和接触面粗糙程度均不变,减速过程中滑动摩擦力大小仍为10N,方向水平向左,此时车受到水平向左的拉力,水平方向上拉力与摩擦力方向相同,故水平方向合力
合力方向水平向左。
2. 一个质量为2千克的物块在水平拉力F的作用下,在水平桌面上做匀速直线运动。若物块所受到的滑动摩擦力大小为物块重力的0.2倍,(g取9.8N/kg)求:
(1)物块受到的重力G。
(2)物块所受到的滑动摩擦力Ff。
(3)水平拉力F的大小。
(4)若水平拉力增大到原来的2倍,则物块在水平方向所受合力“大小”。
【答案】(1)19.6N;(2)3.92N;(3)3.92N;(4)3.92N
【详解】(1)物块受到的重力
(2)因滑动摩擦力为物块重力的0.2倍,故物块所受到的滑动摩擦力
(3)物块做匀速直线运动,水平方向二力平衡,拉力等于滑动摩擦力,即
(4)拉力增大为原来2倍,则新拉力F'=2F=2×3.92N=7.84N
滑动摩擦力仅与压力、接触面粗糙程度有关,滑动摩擦力的大小不变,水平方向合力
3. 已知月球对物体的吸引力只有地球对物体吸引力的,小明是学校举重队的队员,体重500N的小明最多可以举起65kg的杠铃,如果小明随飞船到达了月球,地球表面的g取10N/kg。求:
(1)小明在地球表面的举力最大为多少;
(2)假定小明在月球表面的力和他在地球表面的举力一样大,他在月球上最多能举起多大质量的物体;
(3)小明在体育课上用大小为40N的力竖直向上拉一个质量为5kg的实心铅球,铅球此时受到的合力大小。
【答案】(1)650N (2)390kg (3)0N
【详解】(1)小明在地球表面的最大举力等于他能举起的杠铃所受的重力,则小明的举力最大为
(2)月球重力加速度
小明在月球上的最大举力为
在月球上能举起的最大重力为
在月球上能举起的最大质量
(3)铅球所受重力,方向竖直向下;拉力 ,方向竖直向上。因 ,无法拉起铅球,此时地面对铅球有竖直向上的支持力,,铅球保持静止,其受到的合力为0N。
4. 小德帮妈妈提一袋重为100N的大米回家,当他用80N的力竖直向上提放在水平地面上的米袋时,没能提起。求:
(1)此时这袋米所受支持力的大小;
(2)他改用125N的力竖直向上提米袋时,米袋被提起,此时这袋米所受合力的大小和方向。
【答案】(1)20N;(2)合力大小为25N,方向竖直向上
【详解】(1)米袋所受重力为,向上的提力为,米袋静止在地面上,处于平衡状态,竖直方向上重力、支持力和提力为平衡力,则支持力
(2)设向上的拉力为,米袋被提起后,竖直方向仅受重力和拉力,二力方向相反。根据同一直线反方向二力的合力计算方法,合力
因拉力大于重力,合力方向与拉力方向一致,即竖直向上。
考点三 滑动摩擦力
◆题型1 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1. 在做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中。
(1)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做___________运动,木块受到的滑动摩擦力等于拉力;甲、丙两图是为了研究滑动摩擦力大小与___________的关系;
(2)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,请你对小明的做法进行评估___________;
(3)在实验过程中小明发现,弹簧测力计的示数不稳定,于是小明将弹簧测力计固定不动,木块挂在弹簧测力计挂钩上,用手拉动木板运动时___________(选填“不需要”或“必须”)匀速拉动,可方便实验操作。
【答案】(1) 匀速直线;接触面粗糙程度;
(2)实验结论是错误的,原因是没有控制压力大小相同;(3)不需要
【详解】(1)弹簧测力计拉动木块时,弹簧测力计显示拉力大小,木块水平方向上受到水平向左的滑动摩擦力和水平向右的拉力,拉动木块做匀速直线运动时,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以木块受到的滑动摩擦力等于拉力。
比较甲、丙两图可知,当压力一定时,丙中接触面更粗糙,测力计示数较大,故探究的是滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
(2)研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,将木块沿竖直方向切去一半继续进行实验,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。
(3)弹簧测力计固定,木块始终保持静止,木块受到的摩擦力和测力计拉力恒为平衡力;木板无论匀速还是变速滑动,滑动摩擦力只和压力大小、接触面粗糙程度有关,这两个因素都不变,所以摩擦力大小不变,测力计示数稳定。
2. 如图(a),某同学探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)该同学先后把木块放在长木板上,沿水平方向向右拉动木块做匀速直线运动,根据________,分别测出木块所受滑动摩擦力的大小。乙图中木块所受滑动摩擦力为_________N。
(2)比较_________两次实验,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;比较乙、丙两次实验,说明压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越______。汽车轮胎上的花纹,是应用这个结论来________(填“增大”或“减小”)轮胎与地面的摩擦的。
(3)该同学发现匀速拉动木块时,不好控制且不方便读数,于是对该实验进行了改进,如图(b)所示。拉动木板,待弹簧测力计示数稳定后,其可测出木块受到的滑动摩擦力的大小。实验时,必须完成的操作是___________(填序号)。
①必须匀速拉动木板;
②与木块相连的细线必须保持水平;
③拉动木板的力的大小必须相同。
【答案】(1)二力平衡;1.6;(2)甲、乙;大;增大;(3)②
【详解】(1)当木块做匀速直线运动时,水平方向上拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡,滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数;
乙图弹簧测力计分度值为0.2N,示数为1.6N,即滑动摩擦力为1.6N。
(2)要探究滑动摩擦力与压力的关系,需控制接触面粗糙程度相同、改变压力,所以比较甲、乙两次实验;
乙、丙压力相同,丙接触面更粗糙,摩擦力更大,说明压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
汽车轮胎花纹是增大接触面粗糙程度,来增大摩擦。
(3)分析各操作
①改进方案中木块始终静止,受力平衡,不需要匀速拉动木板;
②细线保持水平,才能保证拉力沿水平方向、和摩擦力平衡,该操作必须完成;
③拉动木板的力大小不影响木块受到的摩擦力,无需控制相同。
所以必须完成的是②。
3.在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,小明同学提出了以下猜想:
A.滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关;
B.滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关;
C.滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关。
小军同学针对小明同学提出的猜想进行了如下图的甲、乙、丙三个实验探究过程:
(1)在实验中,小军应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做________运动。
(2)对比图中甲和________两个探究过程,可以验证猜想C。
(3)对比图中甲和乙两个探究过程,可以验证猜想________。
【答案】(1)匀速直线;(2)丙;(3)B
【详解】(1)实验中应沿水平方向拉动物体做匀速直线运动,此时物体在水平方向受力平衡,弹簧测力计的拉力大小等于物体受到的滑动摩擦力大小。
(2)验证滑动摩擦力是否与压力大小有关时,应控制接触面的粗糙程度相同,只改变压力大小。甲、丙两图接触面均为长木板,丙图在物体上增加砝码,压力不同,因此应比较甲、丙。
(3)甲、乙两图中压力相同,但接触面的粗糙程度不同,因此可验证滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关,即猜想B。
◆题型2 分析与滑动摩擦力有关的问题
1. 如图所示,质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上,木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动,运动得越来越快;当木块到达B点时,撤去拉力F,木块继续滑动,运动得越来越慢,最后停在C点。下列说法中正确的是( )
A.木块在AB段运动得越来越快,是因为此时不受摩擦力的作用
B.木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力
C.木块在BC段运动得越来越慢,是由于木块受到的摩擦力越来越大
D.木块在C点对桌面的压力就是木块受到的重力
【答案】B
【详解】A.木块在AB段运动得越来越快,是因为拉力F大于摩擦力,不是不受摩擦力,故A错误;
B.摩擦力的大小取决于压力和接触面的粗糙程度。木块质量一定,对桌面压力不变;桌面粗糙程度均匀,所以AB段和BC段的摩擦力大小相等,故B正确;
C.木块在BC段越来越慢,是因为受到摩擦力,但摩擦力大小不变,因为压力和接触面的粗糙程度都没变,故C错误;
D.木块在C点对桌面的压力,受力物体是桌面;木块受到的重力,受力物体是木块,这是两个不同的力,故D错误。
故选B。
2. 如图所示的是一种测量滑动摩擦力大小的方法,下列说法中正确的是( )
A.实验中,拉力F越大,木板A受到地面的滑动摩擦力就越大
B.实验中,物体B受到木板A的摩擦力的方向水平向左
C.实验中,无论木板A做何种运动,弹簧测力计对物体B的拉力和木板A对物体B的摩擦力都是一对平衡力
D.实验中,静止时弹簧测力计对物体B的拉力和木板A受到物体B的摩擦力是一对相互作用力
【答案】C
【详解】A.由于滑动摩擦力大小只受压力和接触面粗糙程度影响,与拉力大小无关,所以拉力F增大,木板A受到地面的滑动摩擦力不变,故A错误;
B.木板A水平向右运动,则物体B相对于木板A水平向左运动,由于物体B受到的摩擦力阻碍物体B向左运动,所以物体B受到木板A的摩擦力的方向水平向右,故B错误;
CD.无论木板A做何种运动,物体B相对于地面处于静止,即处于平衡状态,则物体B在水平方向受到测力计向左的拉力和A对B向右的摩擦力,两个力大小相等,方向相反,是一对平衡力,故C正确,D错误。
故选C。
3.一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F, 如图甲所示; F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。当t=1s时,木块处于___________状态,木块受到的摩擦力是________N; 在3s时,木块受到的合力是________N,木块在0~2s的合力_________在4~6s内的合力(等于/大于/小于)。
【答案】 静止 等于
【详解】从图丙看,0~2s内木块速度为零即木块静止,时,木块处于静止状态,受静摩擦力,与此时拉力大小相等,合力为零,由图乙中时拉力,所以木块受到的摩擦力是。
由图丙可知,2~4s内木块做加速运动,则时木块已在滑动,即木块受滑动摩擦力,由图丙可知,4~6s内木块做匀速直线运动,合力为零,又由图乙可知,此时拉力,即滑动摩擦力,木块对地面的压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,所以时滑动摩擦力,木块受到的合力是
由图丙可知,木块在0~2s处于静止状态,在4~6s处于匀速直线运动状态,二者都是平衡状态,木块受到的合力都为零,则木块在0~2s的合力等于在4~6s内的合力。
综合攻坚·知能拔高
1.关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体受到力的作用,一定就会运动
B.物体运动状态改变时,一定受到力的作用
C.如果物体不受任何外力,物体一定静止
D.跳远运动员助跑是为了增大速度,从而增大惯性
【答案】B
【详解】A.物体受平衡力作用时可保持静止状态,因此受力不一定会运动,故A错误;
B.力是改变物体运动状态的原因,因此物体运动状态改变时一定受到力的作用,故B正确;
C.根据牛顿第一定律,不受任何外力的物体,若物体原来处于运动状态则保持匀速直线运动状态,不一定静止,故C错误;
D.惯性大小仅与物体质量有关,与速度无关,助跑不会增大惯性,故D错误。
故选B。
2.如图所示,无人机下方用绳子悬挂一个重物,不考虑空气阻力,则无人机在空中( )
A.悬停时,重物受到的重力与重物对绳子的拉力是一对平衡力
B.加速上升时,重物具有的惯性越来越大
C.加速下降时,重物受到非平衡力的作用
D.水平匀速飞行时,悬挂重物的绳子会偏离竖直方向
【答案】C
【详解】A.一对平衡力必须作用在同一个物体上。“重物受到的重力”作用在重物上。“重物对绳子的拉力”作用在绳子上。这两个力作用在不同的物体上,因此不可能是平衡力,故A不符合题意;
B.惯性是物体保持其原有运动状态的性质,其大小只与物体的质量有关。质量越大,惯性越大。在加速上升过程中,重物的质量不变,所以其惯性大小也不变,故B不符合题意;
C.根据牛顿第一定律,物体只有在受到非平衡力作用时,其运动状态才会发生改变(即产生加速度)。题目中重物“加速下降”,说明其速度在变化。因此,它必然受到非平衡力的作用,故C符合题意;
D.当无人机水平匀速飞行时,重物也随之做水平方向的匀速直线运动。不考虑空气阻力,重物受到竖直向下的重力 和绳子的拉力,它们是一对平衡力,而水平方向不受力,根据力与运动的关系可知,绳子必须保持竖直,故D不符合题意。
故选 C。
3.如图所示,木块A置于粗糙木板B上,木板B置于地面上。用力F推动木块B时,A、B一起向左运动且保持相对静止,下列说法正确的是( )
A.若A、B一起向左做加速运动,则B对A的摩擦力水平向左
B.若A、B一起向左做减速运动,则B对A的摩擦力水平向左
C.若A、B一起向左做匀速运动,则B对A的摩擦力水平向左
D.只要A、B一起向左运动,则B对A的摩擦力水平向左
【答案】A
【详解】A.若A、B一起向左加速,A相对于B有向右运动的趋势,因此B对A的摩擦力水平向左,故A正确;
BD.若A、B一起向左减速,A相对于B有向左运动的趋势,因此B对A的摩擦力水平向右,故BD错误;
C.若A、B一起向左匀速运动,A受力平衡,水平方向合力为0,因此B对A没有摩擦力,故C错误;
故选A。
4.如图甲所示,物体放在粗糙程度相同的水平地面上,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系以及物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体在4~6s时,处于减速直线运动状态
B.时,物体受到的摩擦力大小为1N
C.物体在2~4s时,所受推力F与摩擦力的大小相等
D.时,物体受到的摩擦力大小为2N
【答案】D
【详解】由图像可知:在时,物体速度为0,处于静止状态,此时推力,根据二力平衡,此时摩擦力
在2~4s时,物体速度不断增大,做加速直线运动,此时推力,因为加速运动,所以推力大于摩擦力,即
在时,物体速度保持不变,处于匀速直线运动状态,此时推力,根据二力平衡,摩擦力
分析各选项:
A.在时,物体处于匀速直线运动状态,故A错误;
B.时,物体做加速运动,滑动摩擦力大小只与压力和接触面粗糙程度有关,因为压力和接触面粗糙程度不变,且与匀速运动时的滑动摩擦力相等,所以此时摩擦力为,故B错误;
C.物体在2~4s时做加速运动,推力大于摩擦力,故C错误;
D.时,物体处于匀速直线运动状态,摩擦力,故D正确。
故选D。
5.(多选题)下列关于力学现象的解释中正确的是( )
A.火车匀速右转时的运动状态不变
B.苹果在空中下落得越来越快,是因为力是改变物体运动状态的原因
C.汽车刹车后,速度会逐渐减小,最后会停下来,是因为受摩擦力的作用
D.书本静止在课桌上时书本受到的支持力与书本对桌面的压力是一对平衡力
【答案】BC
【详解】A.运动状态不变要求速度大小和方向均不变,火车右转时运动方向改变,运动状态改变,故A错误;
B.苹果下落时受重力作用,速度越来越大,运动状态发生改变,说明力是改变物体运动状态的原因,故B正确;
C.汽车刹车后受地面摩擦力作用,运动状态发生改变,速度逐渐减小至零,故C正确;
D.平衡力需作用在同一物体上,书本受到的支持力作用在书本上,书本对桌面的压力作用在桌面上,两个力作用在不同物体上,不是平衡力,故D错误。
故选BC。
6.(多选题)小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示.推箱子的过程中,其和图像分别如图乙、丙所示,则下列判断正确的是( )
A.内,箱子受到的摩擦力大小为
B.时,箱子受到的摩擦力大小为
C.内,箱子受到的摩擦力大小不变
D.内,箱子受到的合力不为0
【答案】AC
【详解】A.由丙图可知,前3s箱子速度为零,箱子处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力;由乙图可知,箱子所受推力为3N,则可知(静)摩擦力也为3N,故A正确;
BD.由图丙知9~12s内,箱子做匀速直线运动,速度为1m/s,箱子所受推力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以箱子受到的合外力为0,由图乙知,此时的推力为6N,摩擦力也为6N,t=5s时,由于压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为6N,故BD错误;
C.由图乙可知,3~6s箱子做加速运动,6~9s箱子做减速运动,而滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与速度大小无关,所以3~9s内,压力的大小和接触面的粗糙程度均不变,箱子受到摩擦力大小不变,故C正确。
故选AC。
7. 如图所示,一个重力为0.2N的气球,在不计空气阻力的情况下,以初速度V与水平方向成45°角做匀速直线运动。此时气球还受到另一个力,你认为此力的大小应为______N,此力的方向是______。
【答案】 0.2 竖直向上
【详解】由气球做匀速直线运动可知,气球处于平衡状态,所受合力为0。不计空气阻力时,气球仅受重力和另一个力,二力为一对平衡力,大小相等、方向相反。故此力大小等于重力为0.2N,方向与重力方向相反,即竖直向上。
8.如图所示,材质相同的 A、B 两物体叠放在水平桌面上受到方向相反的两个水平拉力,此时,AB 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动。已知 F1=6N,F2=2N。那么物体 A 受的摩擦力大小为_______ N,水平桌面对物体 B 的摩擦力为 ________N。若将 A、B 紧靠着放在该水平桌面上,用水平力 F3 推 A 使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力 F3 的大小为________ N。
【答案】 6 4 4
【详解】[1]物体A、B 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动,则A相对于B处于静止状态,已知A受到拉力F1=6N,则物体 A 受的摩擦力大小为6N。
[2]物体A、B 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动,则B相对于水平桌面处于匀速运动状态,则B处于平衡状态;由于物体 A 受的摩擦力大小为6N,则物体 B上表面受的摩擦力大小为6N,已知B受到拉力F2=2N,则物体 B 下表面受的摩擦力
由于力的作用是相互的,则水平桌面对物体 B 的摩擦力为4N。
[3]将物体A、B 看做一个整体,将 A、B 紧靠着放在该水平桌面上,则物体A、B 对水平桌面的压力大小不变,接触面粗糙程度不变,所以物体A、B 与水平桌面的摩擦力大小不变;由于 A、B 两物体叠放在水平桌面上时,物体 B 下表面受的摩擦力为4N时,A、B 一起向右匀速运动,则 A、B 两物受的摩擦力为4N,所以A、B 紧靠着放在该水平桌面上时,物体A、B 受的摩擦力仍为4N时,则推力 F3 的大小为4N时,它们一起匀速运动。
9. 雨滴在竖直下落的过程中,由于受到重力和阻力的作用,一般要经历加速运动和匀速运动两个阶段,最终落到地面。如果有一滴质量为 4×10−5kg的雨滴(g取10N/kg,假设雨滴在下落过程中质量不变),求:
(1)该雨滴受到的重力;
(2)若雨滴在某时刻所受的阻力为 2.4×10−4N,画出此时雨滴的受力分析图,并求其所受的合力;
(3)当雨滴匀速下落时所受阻力。
【答案】(1);(2)受力分析图如图:见下图; 合力大小为 ,方向竖直向下
(3) ,方向竖直向上
【详解】(1)雨滴受到的重力为
(2)此时雨滴受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,重力大于阻力,受力分析图如图:
二力方向相反,雨滴所受合力为
合力方向竖直向下。
(3)雨滴匀速下落时处于平衡状态,所受阻力与重力是一对平衡力,二者大小相等、方向相反,因此
10.学校为了学生的安全购置了一批校车,满员时人和车的总质量为6t。某天,校车在满员状态下以10m/s的速度在平直公路上匀速直线行驶了20min。(g取10N/kg)
(1)校车在这20min内行驶的路程;
(2)校车匀速直线行驶时受到的阻力是重力的0.06倍,求校车此时受到的牵引力。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)校车行驶时间
校车在这20min内行驶的路程
(2)人和车的总重力
校车匀速直线行驶时受到的阻力
因为校车做匀速直线运动,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,所以牵引力
11.小松在超市购物时,用15牛的水平向右的力推着一辆质量为20千克的购物车在水平地面上做匀速直线运动。g取9.8N/kg。求
(1)购物车的重力G;
(2)购物车受到的阻力f;
(3)小松发现前面有一个小孩,马上用30牛的水平向左的力向后拉购物车减速,在减速过程中,购物车所受的合力F合的大小和方向。(假设小车所受阻力的大小不变)
【答案】(1)196N;(2)15N;(3)45N,水平向后
【详解】(1)购物车受到的重力
(2)购物车在水平地面上做匀速直线运动,其受到的阻力和推力是一对平衡力,大小相等,则购物车受到的阻力
(3)假设小车所受阻力的大小不变,购物车在减速过程中在水平方向上受到向后的拉力F拉=30N,向后的阻力f=15N,即二力的方向相同,则购物车所受合力的大小
方向与二力的方向相同,即水平向后。
12. 如图所示,已知一个质量为250克的足球,在运动过程中受到的阻力的方向是始终与物体运动方向相反,且大小为0.4牛,g取10N/kg。求:
(1)足球所受的重力;
(2)足球在竖直上升过程中受到的合力大小和方向;
(3)足球在竖直下降过程中受到的合力大小和方向。
【答案】(1)2.5N;(2)2.9N,竖直向下;(3)2.1N,竖直向下
【详解】(1)足球所受的重力
(2)重力方向竖直向下,大小始终为2.5N,足球在竖直上升过程中受到的阻力的方向竖直向下,大小为0.4N,故足球在竖直上升过程中受到的合力的方向竖直向下,大小为
(3)足球在竖直下降过程中受到的阻力的方向竖直向上,足球在竖直下降过程中受到的合力大小
方向竖直向下。
13.如图是小明“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。铜块和木块的大小和形状完全相同,实验时弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动。图中,,。
(1)分析图甲和图乙,可得到的结论是_____________________。在乙图中木块随铜块一起匀速直线运动时,木块受到的摩擦力为__________(选填“0”、“1.0”或“2.0”)N。
(2)比较乙、丙两图,可得到的结论是:_______(选填“木块”或“铜块”)的下表面更粗糙一些;
(3)大量实验进一步证明:在接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小成正比,其表达式为(f为滑动摩擦力,μ为滑动摩擦因数(没有单位),F为压力)。在图甲中,`若铜块受到的重力为5N,则铜块与木板表面的滑动摩擦因数__________。
(4)小慧在做图乙实验时还发现:一开始用弹簧测力计水平拉物块,物块没动,慢慢增大拉力,当拉力达到某一数值时,物块突然移动,此后用略小的拉力就可以拉着物块做匀速直线运动,此过程中拉力与时间的关系可用时间开始物体开始被拉动图像表达,如图2所示,其中时间内物块处于静止状态,时间之后物块处于匀速直线运动状态。分析图像可知:当用的水平拉力拉静止的物块时,物块受到的摩擦力大小是________N;若用的水平拉力拉物块,物块运动时受到的摩擦力大小是________N。
【答案】(1)在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;0;(2)木块;(3)0.3;(4) 2.2;2.0
【详解】(1)由图甲和图乙可知,接触面的粗糙程度相同,乙图中压力较大,弹簧测力计的示数较大,摩擦力较大,可以得到在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
在乙图中木块随铜块一起匀速运动时,因木块相对于铜块没有相对运动的趋势,故木块受到的摩擦力为0N。
(2)分析乙、丙两图可得:压力相同,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大,因为F3较大,所以木块的下表面更粗糙一些。
(3)根据(f为滑动摩擦力,μ为滑动摩擦系数,N为压力)。若铜块的重力为5N,拉力,摩擦力大小为
则铜块与木板表面的滑动摩擦系数
(4)由图2可知,要使物块由静止开始运动,至少要用2.3N的水平拉力拉物块,所以施加2.2N的水平拉力拉静止的物块时,物体会静止,水平方向受力平衡,所以物体所受摩擦力也是2.2N。
由图2可知,物块匀速直线运动时受到的拉力大小是2.0N,所受摩擦力为2.0N,当拉力为2.8N时,物块运动,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,摩擦力为2.0N。
14. 在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,小华进行了如图甲所示的3次实验,测得的数据如下表:
序号
接触面
压力/N
弹簧测力计的示数/N
①
木块与木板
2.0
1.0
②
木块与木板
4.0
2.0
③
木块与砂纸
4.0
3.0
(1)在实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平面做__________运动,根据__________知识可知,此时弹簧测力计的示数与木块所受的滑动摩擦力大小相等;
(2)由①②两次实验可得到结论:滑动摩擦力的大小与_________有关;
(3)由_____________(填实验序号)两次实验探究可得,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,发现用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力效果更好,理由是________________________________(写出两条理由)。
【答案】(1) 匀速直线;二力平衡;(2)压力大小;(3)②③;
(4)①不需要匀速拉动木板;②弹簧测力计稳定,便于读数
【详解】(1)实验中沿水平方向拉动木块做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,水平方向上受到的滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡的知识,两个力大小相等,因此弹簧测力计示数等于滑动摩擦力的大小。
(2)①②两次实验,接触面粗糙程度相同,只有接触面受到的压力大小不同,弹簧测力计的示数不同,根据控制变量法可知,探究滑动摩擦力大小和接触面所受压力的关系。
(3)根据控制变量法可知,探究滑动摩擦力和接触面粗糙程度的关系时,需要保持压力大小相同,只改变接触面粗糙程度,②③两次实验符合要求。
(4)图乙中,木块始终保持静止,静止的木块受到的滑动摩擦力大小始终等于弹簧测力计的示数,和长木板的运动速度无关。所以如图乙所示的方式测量滑动摩擦力效果更好,理由是①不需要匀速拉动长木板;②弹簧测力计计始终静止,示数更稳定,实验者可以更方便准确地读取弹簧测力计的示数,操作更方便。
15. 某中学物理社团为了宣传“雨天减速慢行”的重要性,利用如图所示的装置,探究不同路面的阻力对汽车运动的影响。
实验步骤如下:
A.如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
B.如图乙,取下毛巾,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
C.如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1)物理社团同学利用图_____(选填“甲”“乙”或“丙”)模拟雨天路面,是因为雨天路面较光滑,阻力较小。
(2)“刹车距离”是衡量交通安全的重要指标。本实验中,同学们通过观察_________来反映路面阻力对汽车运动的影响。
(3)三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是使小车运动到达斜面底端时的__________相同。
(4)实验结果显示,在图丙的实验中,小车运动距离最远。这说明路面越光滑,汽车速度减小得越_____(选填“快”或“慢”),刹车距离越长。由此得出“雨天减速慢行”的重要性。
(5)同学们又思考:如图丁,摆球从点由静止释放向点运动,当摆到中间点时,如果绳子断了,且摆球所受的力忽然全部消失,那么摆球在图丁中的运动轨迹为______(选填“①”“②”“③”或“④”)。
【答案】(1)丙;(2)小车在水平面上通过的距离;(3)速度;(4)慢;(5)②
【详解】(1)雨天路面光滑,阻力较小,三次实验里丙的水平木板表面最光滑,小车受到的阻力最小,因此用丙模拟雨天路面。
(2)本实验用转换法,将不易直接观测的“阻力对运动的影响”,转换为容易测量的小车在水平面上通过的距离大小:阻力越小,小车滑行距离越远,以此反映阻力的影响。
(3)让小车从斜面同一位置由静止滑下,是为了控制变量,使小车到达斜面底端时的初速度相同,排除初速度差异对实验结果的干扰,只探究阻力不同对小车运动的影响。
(4)丙图路面最光滑、阻力最小,小车运动距离最远,说明小车的速度减小得越慢,滑行的刹车距离就越长,因此雨天路面阻力小,更需要减速慢行。
(5)根据牛顿第一定律,原来运动的物体不受外力时会保持原来的速度和方向做匀速直线运动。摆球摆到B点时,运动方向是水平向右的,若此时所有力全部消失,摆球将沿水平向右的轨迹②一直做匀速直线运动。
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第5章 运动和力
常考题型·精准突破
考点一 运动和力的关系
题型1 分析物体的运动状态
题型2 运动和力的关系
考点二 二力合成与二力平衡综合计算题
题型1 二力合成综合计算
题型2 二力平衡综合计算
题型3 二力合成与二力平衡综合计算
考点三 滑动摩擦力
题型1 探究影响滑动摩擦力大小的因素
题型2 分析与滑动摩擦力有关的问题
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 运动和力的关系
◆题型1 分析物体的运动状态
1.小明同学在回家的路上观察到了公交车的运动情况,其中运动状态没有改变的是( )
A.公交车到站后减速停车
B.公交车停在站台处等待乘客上车
C.公交车在缓慢匀速的转弯
D.公交车在平直的公路上加速前行
2. 正在空中飞行的足球,若所受一切外力突然消失,足球的运动情况将是( )
A.做匀速直线运动 B.停在空中静止不动
C.飞行路径不受影响 D.竖直下落
3.如图所示的是运动会中某同学跳远的示意图。若该同学从起跳后在到达最高点时所受到的力全部消失,则他会( )
A.从最高点竖直下落到地面 B.沿水平方向做匀速直线运动
C.斜向上做加速直线运动 D.静止在最高点
4.关于运动和力,下列说法不正确的是( )
A.鸡蛋碰石头会破是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
B.加速下降的苹果所受的合力一定不为零
C.短跑运动员到达终点时不能立即停下来,是因为运动员具有惯性
D.羽毛球被扣杀后飞向对方,说明力可以改变物体的运动状态
◆题型2 运动和力的关系
1. 关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是通过想象得出来的
B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.足球在空中飞行的过程中,若它所受的力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
D.物体在不受力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态
2. 如图所示,某同学玩滑板车。蹬一脚地,人和滑板车一起向前滑呀滑,但随后又慢悠悠地要停下来……又蹬一脚地……停止蹬地后,人和滑板车最终停了下来。不计空气阻力,关于此情景,下列说法正确的是( )
A.人停止蹬地后,当人和滑板车停下来时,他们的惯性会消失
B.人和滑板车向前运动的过程中,突然失去所有的外力,人和滑板车将做匀速直线运动
C.人不断蹬地才能使人和滑板车保持向前运动,说明物体的运动需要力来维持
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,是因为没有受到力的作用
3.如图所示,用线拴着的小球在AB之间来回摆动,不计空气阻力。小球从A点运动到C点的过程中速度越来越快,它的惯性大小______(选填“增大”、“减小”或“不变”);若小球在C点时所受外力全部消失,小球将______;若小球摆动到右边最高处B点时绳子断了,小球将______(后两空均选填“保持静止”、“竖直下落”、“做曲线运动”或"匀速直线运动”)。
4. 将小球竖直向上抛出,小球经过B点到达最高点A后开始下落。当小球上升到B点时,若所有外力全部消失,小球将________;当小球上升到A点时,小球的速度________(选填“为”或“不为”)零,若此时所有外力全部消失,小球将________。
考点二 二力合成与二力平衡综合计算
◆题型1 二力合成综合计算
1. 竖直向上抛出一个质量为0.2kg的物体(物体在空中运动时受到空气阻力总是与运动方向相反,大小不变),已知该物体在下降过程中空气阻力为0.5N,(g取10N/kg)求:
(1)求下降过程中该物体受到的重力与空气阻力合力F合的大小;
(2)求上升过程中该物体所受的重力与空气阻力的合力F'合=的大小,并写出此时F'合的方向。
2. 一辆小车的总质量为500kg在水平路面上水平向右运动的过程中,受到的阻力是车重的0.05倍,求:
(1)小车受到的重力;
(2)小车恰能做匀速直线运动时,小车受到的拉力大小;
(3)小车受到的水平向右拉力为350N时,小车受到的合力大小及方向。
3. 重为600牛的跳伞运动员跳伞后,在降落伞完全打开前,运动员受到降落伞竖直向上的拉力大小为350牛。求:
(1)此时运动员所受重力和拉力的合力F合1的大小及方向;
(2)当降落伞全部打开后,运动员受到竖直向上的拉力大小变为750牛,求此时运动员所受重力和拉力的合力F合2的大小及方向。
◆题型2 二力平衡综合计算
1.一辆小车,总质量为1200kg,车轮与路面接触的总面积为0.08m2。小车在水平路面上运动的过程中,受到的阻力恒为车重的0.05倍。求:(g取10N/kg)
(1)小车在水平路面上受到的重力为多大?
(2)小车在水平路面上运动时,受到的阻力为多大?
(3)若小车在水平路面上做匀速直线运动,则小车受到的牵引力为多大?
2. 某货轮满载时的总质量为5280t,在海面上匀速直线航行。该满载货轮匀速航行时,所受阻力是其总重力的0.05倍,g取10N/kg。
(1)该满载货轮所受的重力是多少?
(2)该满载货轮匀速航行时,所受的牵引力是多少?
3.电动滑板车因具有轻便灵活、节能高效、绿色出行等优点,越来越受到人们的欢迎。如图所示是某品牌的电动滑板车,查阅滑板车的参数可知滑板车的重力为120N,小廖骑行时,电动滑板车以18km/h的速度匀速直线行驶了5min后遇到障碍物紧急刹车。已知小廖的质量为48kg,骑行时的阻力为车总重的0.06倍(g=10N/kg)。求:
(1)小廖匀速骑行时,滑板车通过的路程是多少?
(2)小廖受到的重力是多大?
(3)小廖匀速骑行时,电动滑板车的牵引力是多大?
◆题型3 二力合成与二力平衡综合计算
1. 某人在车后用大小为10牛的水平力推一辆5千克的车,使车在平直公路上匀速向右前进,突然发现车辆前方出现情况,他马上改用大小为20牛的水平向左的拉力使车减速。(g取9.8N/kg)求:
(1)物体所受的重力大小;
(2)匀速向右运动的过程中,车受到路面摩擦力的大小和方向;
(3)在减速过程中,车水平方向所受到合力的大小和方向。
2. 一个质量为2千克的物块在水平拉力F的作用下,在水平桌面上做匀速直线运动。若物块所受到的滑动摩擦力大小为物块重力的0.2倍,(g取9.8N/kg)求:
(1)物块受到的重力G。
(2)物块所受到的滑动摩擦力Ff。
(3)水平拉力F的大小。
(4)若水平拉力增大到原来的2倍,则物块在水平方向所受合力“大小”。
3. 已知月球对物体的吸引力只有地球对物体吸引力的,小明是学校举重队的队员,体重500N的小明最多可以举起65kg的杠铃,如果小明随飞船到达了月球,地球表面的g取10N/kg。求:
(1)小明在地球表面的举力最大为多少;
(2)假定小明在月球表面的力和他在地球表面的举力一样大,他在月球上最多能举起多大质量的物体;
(3)小明在体育课上用大小为40N的力竖直向上拉一个质量为5kg的实心铅球,铅球此时受到的合力大小。
4. 小德帮妈妈提一袋重为100N的大米回家,当他用80N的力竖直向上提放在水平地面上的米袋时,没能提起。求:
(1)此时这袋米所受支持力的大小;
(2)他改用125N的力竖直向上提米袋时,米袋被提起,此时这袋米所受合力的大小和方向。
考点三 滑动摩擦力
◆题型1 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1. 在做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中。
(1)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做___________运动,木块受到的滑动摩擦力等于拉力;甲、丙两图是为了研究滑动摩擦力大小与___________的关系;
(2)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,请你对小明的做法进行评估___________;
(3)在实验过程中小明发现,弹簧测力计的示数不稳定,于是小明将弹簧测力计固定不动,木块挂在弹簧测力计挂钩上,用手拉动木板运动时___________(选填“不需要”或“必须”)匀速拉动,可方便实验操作。
2. 如图(a),某同学探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)该同学先后把木块放在长木板上,沿水平方向向右拉动木块做匀速直线运动,根据________,分别测出木块所受滑动摩擦力的大小。乙图中木块所受滑动摩擦力为_________N。
(2)比较_________两次实验,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;比较乙、丙两次实验,说明压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越______。汽车轮胎上的花纹,是应用这个结论来________(填“增大”或“减小”)轮胎与地面的摩擦的。
(3)该同学发现匀速拉动木块时,不好控制且不方便读数,于是对该实验进行了改进,如图(b)所示。拉动木板,待弹簧测力计示数稳定后,其可测出木块受到的滑动摩擦力的大小。实验时,必须完成的操作是___________(填序号)。
①必须匀速拉动木板;
②与木块相连的细线必须保持水平;
③拉动木板的力的大小必须相同。
3.在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,小明同学提出了以下猜想:
A.滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关;
B.滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关;
C.滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关。
小军同学针对小明同学提出的猜想进行了如下图的甲、乙、丙三个实验探究过程:
(1)在实验中,小军应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做________运动。
(2)对比图中甲和________两个探究过程,可以验证猜想C。
(3)对比图中甲和乙两个探究过程,可以验证猜想________。
◆题型2 分析与滑动摩擦力有关的问题
1. 如图所示,质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上,木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动,运动得越来越快;当木块到达B点时,撤去拉力F,木块继续滑动,运动得越来越慢,最后停在C点。下列说法中正确的是( )
A.木块在AB段运动得越来越快,是因为此时不受摩擦力的作用
B.木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力
C.木块在BC段运动得越来越慢,是由于木块受到的摩擦力越来越大
D.木块在C点对桌面的压力就是木块受到的重力
2. 如图所示的是一种测量滑动摩擦力大小的方法,下列说法中正确的是( )
A.实验中,拉力F越大,木板A受到地面的滑动摩擦力就越大
B.实验中,物体B受到木板A的摩擦力的方向水平向左
C.实验中,无论木板A做何种运动,弹簧测力计对物体B的拉力和木板A对物体B的摩擦力都是一对平衡力
D.实验中,静止时弹簧测力计对物体B的拉力和木板A受到物体B的摩擦力是一对相互作用力
3.一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F, 如图甲所示; F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。当t=1s时,木块处于___________状态,木块受到的摩擦力是________N; 在3s时,木块受到的合力是________N,木块在0~2s的合力_________在4~6s内的合力(等于/大于/小于)。
综合攻坚·知能拔高
1.关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体受到力的作用,一定就会运动
B.物体运动状态改变时,一定受到力的作用
C.如果物体不受任何外力,物体一定静止
D.跳远运动员助跑是为了增大速度,从而增大惯性
2.如图所示,无人机下方用绳子悬挂一个重物,不考虑空气阻力,则无人机在空中( )
A.悬停时,重物受到的重力与重物对绳子的拉力是一对平衡力
B.加速上升时,重物具有的惯性越来越大
C.加速下降时,重物受到非平衡力的作用
D.水平匀速飞行时,悬挂重物的绳子会偏离竖直方向
3.如图所示,木块A置于粗糙木板B上,木板B置于地面上。用力F推动木块B时,A、B一起向左运动且保持相对静止,下列说法正确的是( )
A.若A、B一起向左做加速运动,则B对A的摩擦力水平向左
B.若A、B一起向左做减速运动,则B对A的摩擦力水平向左
C.若A、B一起向左做匀速运动,则B对A的摩擦力水平向左
D.只要A、B一起向左运动,则B对A的摩擦力水平向左
4.如图甲所示,物体放在粗糙程度相同的水平地面上,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系以及物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体在4~6s时,处于减速直线运动状态
B.时,物体受到的摩擦力大小为1N
C.物体在2~4s时,所受推力F与摩擦力的大小相等
D.时,物体受到的摩擦力大小为2N
5.(多选题)下列关于力学现象的解释中正确的是( )
A.火车匀速右转时的运动状态不变
B.苹果在空中下落得越来越快,是因为力是改变物体运动状态的原因
C.汽车刹车后,速度会逐渐减小,最后会停下来,是因为受摩擦力的作用
D.书本静止在课桌上时书本受到的支持力与书本对桌面的压力是一对平衡力
6.(多选题)小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示.推箱子的过程中,其和图像分别如图乙、丙所示,则下列判断正确的是( )
A.内,箱子受到的摩擦力大小为
B.时,箱子受到的摩擦力大小为
C.内,箱子受到的摩擦力大小不变
D.内,箱子受到的合力不为0
7. 如图所示,一个重力为0.2N的气球,在不计空气阻力的情况下,以初速度V与水平方向成45°角做匀速直线运动。此时气球还受到另一个力,你认为此力的大小应为______N,此力的方向是______。
8.如图所示,材质相同的 A、B 两物体叠放在水平桌面上受到方向相反的两个水平拉力,此时,AB 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动。已知 F1=6N,F2=2N。那么物体 A 受的摩擦力大小为_______ N,水平桌面对物体 B 的摩擦力为 ________N。若将 A、B 紧靠着放在该水平桌面上,用水平力 F3 推 A 使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力 F3 的大小为________ N。
9. 雨滴在竖直下落的过程中,由于受到重力和阻力的作用,一般要经历加速运动和匀速运动两个阶段,最终落到地面。如果有一滴质量为 4×10−5kg的雨滴(g取10N/kg,假设雨滴在下落过程中质量不变),求:
(1)该雨滴受到的重力;
(2)若雨滴在某时刻所受的阻力为 2.4×10−4N,画出此时雨滴的受力分析图,并求其所受的合力;
(3)当雨滴匀速下落时所受阻力。
10.学校为了学生的安全购置了一批校车,满员时人和车的总质量为6t。某天,校车在满员状态下以10m/s的速度在平直公路上匀速直线行驶了20min。(g取10N/kg)
(1)校车在这20min内行驶的路程;
(2)校车匀速直线行驶时受到的阻力是重力的0.06倍,求校车此时受到的牵引力。
11.小松在超市购物时,用15牛的水平向右的力推着一辆质量为20千克的购物车在水平地面上做匀速直线运动。g取9.8N/kg。求
(1)购物车的重力G;
(2)购物车受到的阻力f;
(3)小松发现前面有一个小孩,马上用30牛的水平向左的力向后拉购物车减速,在减速过程中,购物车所受的合力F合的大小和方向。(假设小车所受阻力的大小不变)
12. 如图所示,已知一个质量为250克的足球,在运动过程中受到的阻力的方向是始终与物体运动方向相反,且大小为0.4牛,g取10N/kg。求:
(1)足球所受的重力;
(2)足球在竖直上升过程中受到的合力大小和方向;
(3)足球在竖直下降过程中受到的合力大小和方向。
13.如图是小明“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。铜块和木块的大小和形状完全相同,实验时弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动。图中,,。
(1)分析图甲和图乙,可得到的结论是_____________________。在乙图中木块随铜块一起匀速直线运动时,木块受到的摩擦力为__________(选填“0”、“1.0”或“2.0”)N。
(2)比较乙、丙两图,可得到的结论是:_______(选填“木块”或“铜块”)的下表面更粗糙一些;
(3)大量实验进一步证明:在接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小成正比,其表达式为(f为滑动摩擦力,μ为滑动摩擦因数(没有单位),F为压力)。在图甲中,`若铜块受到的重力为5N,则铜块与木板表面的滑动摩擦因数__________。
(4)小慧在做图乙实验时还发现:一开始用弹簧测力计水平拉物块,物块没动,慢慢增大拉力,当拉力达到某一数值时,物块突然移动,此后用略小的拉力就可以拉着物块做匀速直线运动,此过程中拉力与时间的关系可用时间开始物体开始被拉动图像表达,如图2所示,其中时间内物块处于静止状态,时间之后物块处于匀速直线运动状态。分析图像可知:当用的水平拉力拉静止的物块时,物块受到的摩擦力大小是________N;若用的水平拉力拉物块,物块运动时受到的摩擦力大小是________N。
14. 在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,小华进行了如图甲所示的3次实验,测得的数据如下表:
序号
接触面
压力/N
弹簧测力计的示数/N
①
木块与木板
2.0
1.0
②
木块与木板
4.0
2.0
③
木块与砂纸
4.0
3.0
(1)在实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平面做__________运动,根据__________知识可知,此时弹簧测力计的示数与木块所受的滑动摩擦力大小相等;
(2)由①②两次实验可得到结论:滑动摩擦力的大小与_________有关;
(3)由_____________(填实验序号)两次实验探究可得,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,发现用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力效果更好,理由是________________________________(写出两条理由)。
15. 某中学物理社团为了宣传“雨天减速慢行”的重要性,利用如图所示的装置,探究不同路面的阻力对汽车运动的影响。
实验步骤如下:
A.如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
B.如图乙,取下毛巾,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
C.如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1)物理社团同学利用图_____(选填“甲”“乙”或“丙”)模拟雨天路面,是因为雨天路面较光滑,阻力较小。
(2)“刹车距离”是衡量交通安全的重要指标。本实验中,同学们通过观察_________来反映路面阻力对汽车运动的影响。
(3)三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是使小车运动到达斜面底端时的__________相同。
(4)实验结果显示,在图丙的实验中,小车运动距离最远。这说明路面越光滑,汽车速度减小得越_____(选填“快”或“慢”),刹车距离越长。由此得出“雨天减速慢行”的重要性。
(5)同学们又思考:如图丁,摆球从点由静止释放向点运动,当摆到中间点时,如果绳子断了,且摆球所受的力忽然全部消失,那么摆球在图丁中的运动轨迹为______(选填“①”“②”“③”或“④”)。
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