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2021学年第八章 运动和力综合与测试课时练习
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这是一份2021学年第八章 运动和力综合与测试课时练习,文件包含第八章运动和力能力提升解析版doc、第八章运动和力能力提升原卷版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共24页, 欢迎下载使用。
第八章 运动和力
能力提升卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2.回答第I卷时,选出每小题答案后,将答案填在选择题上方的答题表中。
3.回答第II卷时,将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷(选择题 共32分)
一、选择题(每小题2分,共32分,只有一个选项符合题意)
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凭空想象出来的
B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.不受力的物体,只能保持静止状态
D.如果物体不受到力的作用,原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
解:A、牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学的推理而得出的,不能用实验直接验证,但它不是凭空想象出来的,是经受了实践的检验的,故A错误;
B、物体不受力或受平衡力作用时做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持,故B错误;
C、一切物体在没有受到外力作用的时候时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,故C错误;
D、如果物体不受外力作用时,原来运动的物体将保持原有的速度做匀速直线运动,故D正确。
故选:D。
2.共享单车是节能环保的交通工具。关于小马同学骑共享单车上学的情形,下列说法正确的是( )
A.车加速前进时,速度越快,惯性越大
B.下坡时不用蹬车,车继续滑行是因为受到惯性作用
C.骑车行驶过程,突然刹车,身体由于惯性会向前倾
D.刹车停止后,车的惯性消失
解:A、惯性大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,与其他任何因素无关,车加速前进时,其质量不变,惯性大小不会改变,故A错误。
B、下坡时不用蹬车,车继续滑行是因为车具有惯性,但惯性不是力,不能说受到惯性作用,故B错误。
C、行骑车行驶过程,突然刹车,由于摩擦力问题,人的下半身随车一起减速,而人的上半身还要保持原来的运动状态继续前进,因此身体会向前倾,故C正确。
D、惯性是物体的固有属性,任何物体在任何时候都具有惯性,所以刹车停止后,车的惯性不会消失,故D错误。
故选:C。
3.秋千荡到最高点时,如果受到的力全部消失。下列猜想(分别如四个图)正确的是( )
A.做匀速圆周运动 B.做匀速直线运动
C.继续来回摆动 D.保持静止状态
解:不受任何外力的物体,在刚刚不受力时如果静止,则表现为静止状态,在刚刚不受力时如果运动,不论是怎样的运动,其结果都是匀速直线运动。秋千荡到最高点时刻是静止的,所以此时不受任何力了,要继续保持静止状态。
故选:D。
4.受疫情影响,东京奥运会推迟到2021年。为了祖国的荣誉,中国跳水队仍积极训练。如图所示,运动员站在跳板静止时,下列说法正确的是( )
A.运动员受到三个力的作用
B.使跳板形变的力是运动员的重力
C.若此时运动员所受的一切外力都消失,她将沿跳板下滑,落入水中
D.不管运动员站在跳板的哪个位置,跳板的形变程度是相同的
解:
A、运动员站在倾斜的跳板上静止时,受力平衡,受到重力和支持力、摩擦力的作用,共三个力,故A正确;
B、跳板发生形变,是因为人对跳板有压力的作用,故B错误;
C、若此时运动员所受的一切外力都消失,根据牛顿第一定律可知,她将静止,故C错误;
D、运动员站在跳板不同位置,跳板的形变程度是不相同的,故D错误。
故选:A。
5.如图所示,在一辆表面光滑的小车上,放有质量分别为m1,m2的两个小球,随车一起向右做匀速直线运动。当车突然停止,则对两小球的运动情况判断正确的是(设车无限长,其他阻力不计)( )
A.若m1<m2时,则两小球一定相碰
B.两小球一定不相碰
C.两小球一定相碰
D.若m1>m2时,两球一定相碰
解:两个小球随车一起做匀速直线运动,当小车突然停止运动后,两小球由于惯性保持原来的速度,并且由于光滑,两小球水平方向均不受外力,则以相同速度同方向做匀速直线运动,速度大小与质量无关,则两个小球一定不相碰,故B正确;
故选:B。
6.如图所示,下列各组力属于平衡力的是( )
A. B.
C. D.
解:A、图中两个力大小相等,都是6N,方向相反、作用在同一直线上,作用在同一物体上,是一对平衡力,故A符合题意;
B、两个力不在同一直线上,不是一对平衡力,故B不符合题意;
C、图示两个力大小不相等,不是一对平衡力,故C不符合题意;
D、由图示可知,两个力作用在不同的物体上,因此它们不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选:A。
7.如图所示,水平向左的风吹得衣架在水平晾衣杆上滑动起来,若衣架和衣服做匀速运动,此时衣架对晾衣杆的压力( )
A.比没有风时大 B.比没有风时小
C.和没有风时一样大 D.以上都有可能
解:衣架对晾衣杆的压力正交分解后产生的压力还等于重力,向左的风吹得衣架在水平晾衣杆上滑动起来,使得衣架及衣服整体水平向左匀速直线运动,不交分解后产生的压力大小,没有增加对晾衣杆的压力,故C正确,ABD错误。
故选:C。
8.如图所示,一轻质弹簧(即重力不计),上端挂在铁架台的水平横杆上,下端挂一重为G的小球并保持静止。图中分别画出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是( )
A.G与F3是一对平衡力
B.G与F3是一对相互作用力
C.F1与F2是一对平衡力
D.F 1与F2是一对相互作用力
解:
A、G与F3这两个力没有作用在同一个物体上,所以不是一对平衡力,故A错误;
B、G的施力物体是地球,受力物体是小球;F3的施力物体是水平横杆,受力物体是弹簧,所以G与F3不是一对相互作用力,故B错误;
CD、F1是弹簧拉动小球的力,F2是小球拉动弹簧的力,这两个力是一对相互作用力,故C错误、D正确。
故选:D。
9.《航拍中国》第三季湖南篇介绍了位于长沙望城区的惜字塔。惜字塔是一座清代石塔,因塔上生树,树塔共生(如图所示)而渐有名气,奉为神塔与神树。若无风时,下列说法正确的是( )
A.地面对塔的支持力与塔对地面的压力是一对平衡力
B.塔对树的支持力与树对塔的压力是一对平衡力
C.地面对塔的支持力大于塔身的重力
D.地面对塔的支持力与塔身的重力是一对平衡力
解:A、地面对塔的支持力与塔对地面的压力作用在不同的物体上,不是平衡力,故A错误;
B、塔对树的支持力与树对塔的压力作用在不同的物体上,不是平衡力,故B错误;
CD、地面对塔的支持力与塔身、树的总重力大小相等、方向相反、作用在同一物体的一条直线上,是平衡力,所以地面对塔的支持力大于塔身的重力,地面对塔的支持力与塔身的重力不是一对平衡力,故C正确,D错误。
故选:C。
10.下列生活实例中,为了减小摩擦的是( )
A. 手上擦防滑粉 B. 滑板车安装车轮
C. 用力写铅笔字 D. 轮胎上有花纹
解:A、手上擦防滑粉,是压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不合题意;
B、滑板车安装车轮,是变滑动为滚动来减小摩擦力,故B符合题意;
C、用力写铅笔字,是在接触面不变的情况下,增大压力来增大摩擦力,故C不合题意;
D、轮胎上有花纹,是压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D不合题意。
故选:B。
11.小华在班上擦黑板时隐隐约约感觉一个很奇特的现象,回到家,他拿出小时候的一块玩具黑板,把它平放并固定在水平桌面上,再用一个黑板刷来擦黑板,如图所示,他给黑板刷斜向下施力,当方向与竖直方向的夹角较大时,黑板刷滑动起来;当他给黑板刷的施力方向与竖直方向夹角较小(大于0)时,他怎么也推不动黑板刷,在这两种情形下,黑板刷分别( )
A.受摩擦力;不受摩擦力
B.受摩擦力;受摩擦力
C.不受摩擦力;受摩擦力
D.不受摩擦力;不受摩擦力
解:小华给黑板刷斜向下施力,当方向与竖直方向的夹角较大时,黑板刷滑动,黑板刷对黑板有一个压力,且黑板刷和黑板之间接触面粗糙,所以黑板刷受到黑板的摩擦力作用;
小华给黑板刷的施力方向与竖直方向夹角较小时(大于0),黑板刷对黑板有一个压力,尽管黑板刷没有滑动,但黑板刷与黑板有相对运动的趋势,所以黑板刷受到黑板的摩擦力作用。
故选:B。
12.如图所示,是小刚手拿矿泉水的情境图,此时矿泉水瓶在竖直方向上处于静止状态,以下解释不正确的是( )
A.在水瓶盖上印有条形花纹,这是为了增加粗糙程度增大摩擦
B.透过瓶子可以观察到后方的手指变粗,这属于光的折射现象
C.瓶子没掉下去,是因为手对瓶子的摩擦力大于瓶子所受重力
D.小刚将空瓶扔入距离他1米远的垃圾箱,利用了物体有惯性
解:A、水瓶盖上印有条形花纹,这是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故A正确;
B、透过瓶子可以观察到后方的手指变粗,是放大镜的应用,属光的折射现象,故B正确;
C、竖直握在手中的瓶子静止不滑落下来,瓶子处于平衡状态,则在竖直方向上受的力是平衡力,摩擦力和重力的大小相等,故C错误;
D、小刚将空瓶扔入距离他1米远的垃圾箱,利用了物体有惯性。故D正确。
故选:C。
13.如图所示,水平桌面上有甲、乙、丙三个物块叠放在一起,现用5N的力F沿水平方向拉物块乙,甲、乙、丙都保持静止。下列说法中错误的是( )
A.乙对丙的摩擦力为5N B.甲对乙的摩擦力为5N
C.桌面对甲的摩擦力为5N D.桌面受到的摩擦力为5N
解:
A、由题知,甲、乙、丙都保持静止;以丙为研究对象,丙没有相对运动的趋势,所以乙对丙没有摩擦力,故A错误;
B、以乙为研究对象,在水平方向上乙受到向右的拉力,则甲对乙一定有向左的摩擦力,乙才能静止,则甲对乙摩擦力f=F=5N,故B正确;
CD、将甲、乙、丙三个物体看成一个整体,处于静止状态,受到平衡力的作用;由题意知,向右的拉力F与桌面对甲水平向左的摩擦力f相互平衡,所以桌面对甲的摩擦力f′=F=5N,又因为物体间力的作用是相互的,所以桌面受到的摩擦力也为5N,故CD正确。
故选:A。
14.如图所示,一物体在水平压力F作用下,静止在竖直的墙上,现将压力F逐渐减小的过程中,物体静止一段时间后,向下运动,则在这过程中,物体所受摩擦力f随时间t变化的关系,在下列图线中描述正确的是( )
A. B. C. D.
解:①对物体进行受力分析: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,故摩擦力等于重力;②当F减小时,物体所受的压力减小,摩擦力减小,故摩擦力小于重力,所以在重力的作用下物体会下滑。故ACD错误,B正确。
故选:B。
15.在物理学中,力和运动正确关系的得出,从亚里士多德到牛顿,历经二千多年。如图甲,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。对于这个过程力和运动描述正确的是( )
A.该物体做匀速直线运动
B.t=1s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,力F在逐渐增大
D.物体做匀速直线运动阶段的速度为2m/s
解:A、由s随时间t的变化图象可知,物体在0﹣2s内速度为零,处于静止状态,2﹣8s物体处于匀速直线运动状态,故A错误;
B、当t=1s时,F=3N,由s随时间t的变化图象可知,物体静止,静摩擦力等于拉力,由于物体没有滑动,滑动摩擦力为0,故B错误;
C、由s随时间t的变化图象可知,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,力没有增大,故C错误;
D、匀速直线运动阶段的速度,v===2m/s,故D正确。
故选:D。
16.在“研究滑动摩擦力大小”实验中,将木块A放置水平木板B上,加载一个砝码,把一只测力计系在A上,如图所示。当向左拉动B时,测力计指针稳定。下列讨论中正确的是( )
A.A受到的重力与B对A的支持力是一对平衡力
B.A受B的摩擦力与测力计对A的拉力是一对相互作用力
C.B受到地面的摩擦力的大小为2.6N,方向向右
D.若增大拉动B的速度,测力计的示数不变
解:
A、B对A的支持力等于A的重力与砝码的重力之和,故A受到的重力与B对A的支持力大小不等,所以A受到的重力与B对A的支持力不是一对平衡力,故A错误。
B、A受B的摩擦力与测力计对A的拉力是作用在同一物体上的两个力,所以不是一对相互作用力,故B错误。
C、由图示弹簧测力计可知,其分度值为0.2N,示数为2.4N,A处于平衡状态,由二力平衡条件可知,A受到的滑动摩擦力f=F示=2.4N;
A相对于B向右滑动,则A受到向左的滑动摩擦力,因为物体间力的作用是相互的,所以B受到A的摩擦力为2.4N,方向水平向右,由于B物体的运动情况未知、向左的拉力未知,所以不能确定B受到地面的摩擦力的大小,故C错误。
D、A、B间的摩擦力是滑动摩擦力,滑动摩擦力与物体间接触面的粗糙程度和物体间的压力有关,与物体的运动速度无关;如果增大拉动B的速度,接触面的粗糙程度、物体间的压力保持不变,物体间的滑动摩擦力不变,由力的平衡条件可知,测力计的示数不变,故D正确。
故选:D。
第II卷(非选择题 共68分)
二、填空题(每空1分,共16分)
17.体育训练时,同学用力将足球踢出。如图所示,关于足球在水平地面上滚动过程中的受力示意图,正确的是 乙 (选填“甲”或“乙”)图。
解:
足球离开脚后,在水平地面上滚动过程中,足球不受脚的力,在水平方向上速度越来越慢,是因为足球在水平方向上受到摩擦力f的作用,摩擦力f的方向与足球运动的方向相反;在竖直方向上,受到重力G和支持力F支的作用,二力是一对平衡力,如图乙所示。
故答案为:乙。
18.2020年6月23日9时43分,我国用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第55颗导航卫星,提前半年完成全球组网部署。火箭加速升空时,火箭推力 大于 重力;卫星脱离火箭时,由于具有 惯性 ,能保持原有运动状态。
解:卫星发射加速离开地面时,火箭的运动状态时刻在改变,火箭一定受到非平衡力的作用,受到的推力一定大于火箭的重力;卫星脱离火箭时,能保持原有运动状态,是因为它具有惯性,能保持原有的运动状态不变。
故答案为:大于;惯性。
19.网传“2月11日这天地球引力最小,可以将扫把静立于地面”,如图所示,或许你也“成功”尝试过。其实只要细心操作,在任何时候你都能成功,扫把能静立于水平地面主要是利用了 二力平衡 原理,之所以细心操作是为了满足原理中 重力与支持力作用在同一条直线上 的这一条件。这与地球引力大小并无关系。
解:扫把静立于水平地面上时,处于平衡状态,此时扫把受到的重力和地面对扫把的支持力是一对平衡力,二力的大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在同一物体上,即利用了二力平衡原理。
20.中国将量子通信技术与无人机相结合,造出了全球首款量子无人机。据悉中国的量子无人机质量约为35kg,不受任何天气状况的影响,信号传输极其稳定,最重要的是完全能防止监听。此量子无人机在空中悬停时,其升力为 350 N,此升力与重力是一对 平衡力 (填“平衡力”或“相互作用力”)。
解:无人机在空中悬停时,重力与升力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,所以升力为F=G=mg=35kg×10N/kg=350N。
故答案为:350;平衡力。
21.汽车车轮的外表面上有凹凸不平的花纹,这是为了 增大摩擦 。小明水平推停在平直公路上的汽车,没能推动,这时推力的大小 等于 汽车所受的阻力大小(填“大于”、“小于”或“等于”)。
解:(1)汽车车轮的外表面上有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;
(2)小明水平推停在平直公路上的汽车,没能推动,说明此时汽车在水平方向上受到平衡力的作用,所以根据二力平衡的条件可以判断,这时的推力等于汽车所受的阻力;
故答案为:增大摩擦;等于。
22.如图甲所示,完全相同的木块A和B紧靠着平放在粗糙程度相同的水平桌面上,在12N的水平推力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上,用水平力F2拉着B使它们一起匀速运动(如图乙所示),则拉力F2= 12 N;此时木块A所受的摩擦力为 0 N。
解:图甲中,在12N的水平推力F1作用下,A、B一起作匀速直线运动,因此,A、B都受平衡力,因此摩擦力等于推力等于12N;图乙中,压力大小和接触面的粗糙程度都没变,故拉力F2=F1=12N,A和B一起匀速运动,A和B没有相对运动趋势,不存在摩擦力的作用,故此时木块A所受的摩擦力为0N。
故答案为:12;0。
23.在同一水平面上,用弹簧测力计水平拉木块向右做匀速直线运动,如图所示,木块所受摩擦力的大小为 2.4 N;若拉力增大,木块所受的摩擦力将 不变 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
解:该测力计的每一个大格是1N,每一个小格是0.2N,故此时的示数是2.4N;沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,
根据二力平衡的条件可知,拉力大小等于摩擦力的大小,故木块所受的滑动摩擦力大小为2.4N;
当拉力增大后,因为木块对桌面的压力大小仍等于重力,没有变化,而且接触面的粗糙程度也不变,所以摩擦力大小不变;
故答案为:2.4;不变。
24.一遥控小电动车在平直的路面上做直线运动,其速度v随时间t变化的图象如图所示。已知在4s~8s内小车受到的牵引力恒为10N,则在4s~8s内小车受到的合力为 0 N,运动的路程为 16 m;在0~4s内小车受到的摩擦力 等于 10N(选填“大于”“等于”或“小于”)。
解:(1)由图象可知,在4s~8s内小车做匀速直线运动,处于平衡状态,因此受到的合力为0N;其速度为4m/s,其运动的路程为:s=vt=4m/s×4s=16m;
(2)由于在4s~8s内做匀速直线运动,其牵引力与摩擦力相等,故摩擦力为10N;在0~4s内小车做加速运动,但其压力和接触面均不变,所以摩擦力也不变,为10N。
故答案为:0;16;等于。
三、作图题(每题3分,共12分)
25.如图所示,小明用细线系着橡皮擦在水平方向做圆周运动,请在图中画出橡皮擦受力的示意图(不计空气阻力)。
解:空中运动的橡皮擦一定受到重力的作用,由于橡皮擦在绳子的拉力作用下做圆周运动,所以还受到绳子的拉力作用;如下图所示:
26.如图所示,小明用一个沿斜面的力将大箱子推进车厢,请画出箱子沿斜面向上运动时的受力示意图。(点O为箱子的重心)
解:对箱子进行受力分析可知,此时箱子共受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的推力、沿斜面向下的摩擦力四个力的作用,其作用点都在箱子的重心上,过箱子的重心,分别沿各力的方向画一条有向线段,如图所示:
27.小球在竖直细绳的拉力作用下在光滑斜面上处于静止状态,请在图中画出小球的受力示意图。
解:
因为是光滑的斜面,且绳子处于竖直状态(球与斜面虽然接触但不发生挤压),所以小球不受摩擦力和支持力的作用;则小球受到重力和拉力的作用,重力的方向竖直向下,拉力的方向沿绳子向上,两个力的作用点都画在球的重心上,这两个力是一对平衡力,大小相等,作图时两条线段的长度相等。如图所示:
28.如图所示,物体A处于静止状态,小车在拉力F作用下向右加速运动。请在图中画出物体A所受的支持力N和摩擦力f的示意图(力的作用点图中已标出)。
解:
以A为研究对象,受向左的拉力和向右的摩擦力才会保持静止;A受到支持力方向竖直向上,过物体的重心,分别沿支持力和摩擦力的方向画一条有向线段,分别用N和f表示,如图所示:
四、实验探究题(每空1分,共17分)
29.在探究“运动和力的关系”实验中,设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车子在水平面上滑行的距离。
(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验应让小车从同一斜面的 同一高度由静止自由 滑下,这种研究问题的方法是 控制变量法 (选填“转换法”、“模型法”或“控制变量法”)。
(2)伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上 做匀速直线运动 。说明物体的运动 不需要 (填“需要”或“不需要”)力来维持。
(3)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 C 。
A.能用实验直接验证
B.不能用实验直接验证,所以不能确定这个定律是否正确
C.是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的
解:
(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下,这种研究问题的方法是控制变量法;
(2)伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做匀速直线运动;从而说明物体的运动不需要力来维持;
(3)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律,该定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的,故选C。
故答案为:
(1)同一高度由静止自由;控制变量法;(2)做匀速直线运动;不需要;(3)C。
30.在“探究二力平衡条件”的活动中,学习小组设计了图甲和图乙两种实验方案。
(1)当物体处于静止状态或 匀速直线运动 状态时,它受到的力是相互平衡的。
(2)从实验效果的角度分析,你认为 乙 方案更好,理由是 乙方案中摩擦力对实验的影响较小 。
(3)乙实验中向两端的小盘里加砝码,当两盘砝码质量 相等 时,小卡片静止。
(4)把小卡片转过一个角度,然后松手,观察到小卡片转动,最后恢复到静止状态,说明两个力必须作用在 同一直线上 才能平衡。
(5)在小卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,再松手时,小卡片运动,由此说明两个力必须作用在 同一物体上 才能平衡。
解:(1)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,它受到的力是相互平衡的;
(2)乙方案小卡片的重力小忽略不计,水平方向上只受两个力的作用,甲方案水平方向上还要考虑摩擦力,故乙方案更好,理由是乙中摩擦力对实验的影响较小;
(3)一对平衡力的大小相等,方向相反,当两盘砝码的质量相等时,卡片就保持静止;
(4)把小卡片转过一个角度,使作用在物体上的两个力不在同一直线上,然后松手,观察到小卡片转动,最后恢复到静止状态,说明两个力必须作用在同一直线上才能平衡;
(5)当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,两段小卡片运动,由此说明两个力必须作用在同一物体上才能平衡。
故答案为:(1)匀速直线运动;(2)乙;乙方案中摩擦力对实验的影响较小;(3)相等;(4)同一直线上;(5)同一物体上。
31.在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,实验装置如图所示。选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上,其中甲、乙两图的接触面是相同的木板,丙图的接触面是棉布。
(1)实验中应该用弹簧测力计拉着木块在水平接触面上做 匀速直线 运动,根据 二力平衡 知识可知,木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)如果想探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,应选择 乙、丙 两图进行实验,比较两图可得出的结论是 压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 。
(3)某同学猜想:滑动摩擦力大小可能与接触面积大小有关。于是他将甲图中木块切去一半(如图丁所示),重复甲图的实验操作。他比较图甲和图丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他探究过程中存在的问题是 没有控制压力大小相等 ,改进方法是 将切除的一半叠放在剩余的一半之上 。
解:(1)实验中应该用弹簧测力计拉着木块在水平接触面上做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识可知,木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数;
(2)如果想探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,要控制压力大小相同,应选择乙丙两图进行实验,比较两图可得出的结论是:压力相同时,接触越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)研究滑动摩擦力大小可能与接触面积大小有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,他将甲图中木块切去一半(如图丁所示),则压力变小,故他探究过程中存在的问题是:没有控制压力大小相等;为控制压力相同,改进方法是将切除的一半叠放在剩余的一半之上。
故答案为:
(1)匀速直线;二力平衡;
(2)乙、丙;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)没有控制压力大小相等;将切除的一半叠放在剩余一半之上。
五、计算题(32题10分,33题13分,共23分)
32.(10分)现有一氢气球载有800N货物匀速下降,若氢气球抛出一些货物就可以匀速上升,气球自身重力不计,上升或下降时所受阻力大小不变,氢气球与货物所受浮力恒为500N。(注:气体或液体对浸入其中的物体竖直向上的力叫浮力,g=10N/kg)
求:
(1)(5分)气球匀速下降时所受阻力f阻;
(2)(5分)气球抛出质量为多少的货物才能匀速上升。
解:(1)当气球在空中竖直匀速下降时,受到平衡力作用;共受到三个力的作用,即竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F和阻力f;三个力满足平衡,故得G=F+f,则f=G﹣F=800N﹣500N=300N;
(2)当气球在空中竖直匀速上升时,受到平衡力作用;仍是G后(后来的重力)、F、f(竖直向下)三力平衡,关系是G后+f=F;由于气球在上升和下降时所受空气浮力和阻力的大小保持不变;故G后=F﹣f=500N﹣300N=200N;则从气球内向外抛出的物体重力为G抛=G﹣G后=800N﹣200N=600N;
则抛开的货物的质量为:m===60kg。
答:(1)气球匀速下降时所受阻力f阻;为300N;
(2)气球抛出质量为60kg的货物才能匀速上升。
33.(13分)如图所示,一辆装载钢卷的卡车在3000N的水平牵引力F作用下,以20m/s的速度沿平直的路面向左匀速行驶。已知该卡车受到路面的阻力大小为整辆车总重的0.2倍,(g取10N/kg)求:
(1)(4分)车受到路面的摩擦阻力f的大小及方向;
(2)(4分)卡车和钢卷所受的总重G总的大小。
(3)(5分)当卡车卸掉300kg的钢卷后,要使卡车能以30m/s的速度继续匀速直线行驶,需要的水平牵引力为多大?
解:
(1)由于卡车在平直的公路上匀速直线行驶,卡车受到的牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,方向相反,即f=F=3000N,因为牵引力水平向左,所以摩擦力水平向右;
(2)卡车受到路面的阻力大小为整辆车总重的0.2倍,即f=0.2G,
则卡车和钢卷所受的总重G总的大小为:
G总===15000N;
(3)当卡车卸掉300kg的钢卷后,300kg的钢卷重力G1=300kg×10N/kg=3000N,
总重力G2=15000N﹣3000N=12000N,新的阻力f′=0.2G2=0.2×12000N=2400N,继续匀速直线运动,
牵引力F′=f′变=2400N。
答:(1)车受到路面的摩擦阻力f的大小为3000N,方向水平向右;
(2)卡车和钢卷所受的总重G总的大小为15000N。
(3)需要的水平牵引力为2400N。
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