2025高考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí)十九　實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系含答案

2025高考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí)十九實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系含答案十九實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(40分鐘50分)1.(6分)(2024·石家莊高一檢測(cè))在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)作用力一定時(shí)(懸掛的重物或者沙桶重力不變),探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,下列做法正確的是 ()A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將裝沙的小桶用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源D.求小車運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí),可用天平測(cè)出裝沙小桶和沙的質(zhì)量m以及小車質(zhì)量M,然后直接用公式a=mMg【解析】選B。平衡摩擦力時(shí),不能有牽引力,應(yīng)將繩從小車上拿去,輕輕推動(dòng)小車,使小車沿木板運(yùn)動(dòng),通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來(lái)的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;每次改變小車的質(zhì)量時(shí),小車的重力沿斜面方向的分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力,故B正確;實(shí)驗(yàn)時(shí),如果先放開(kāi)小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,由于小車運(yùn)動(dòng)較快,可能會(huì)使打出來(lái)的點(diǎn)很少,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,所以應(yīng)該先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再放開(kāi)小車,故C錯(cuò)誤;小車運(yùn)動(dòng)的加速度是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)量得到的,并且本實(shí)驗(yàn)的目的是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,不能直接用a=mMg求加速度,故D【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·德州高一檢測(cè))為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系,一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,其中M為小車的質(zhì)量,m為鉤碼的質(zhì)量,為了保證力傳感器的讀數(shù)為小車所受的合外力,關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作需要進(jìn)行的是 ()A.在未掛鉤碼時(shí),將木板的右端墊高以平衡摩擦力B.在懸掛鉤碼后,將木板的右端墊高以平衡摩擦力C.所掛鉤碼的質(zhì)量盡量大一些D.所掛鉤碼的質(zhì)量盡量小一些【解析】選A。為了保證力傳感器的讀數(shù)為小車所受到的合外力,在未掛鉤碼時(shí),需要將木板的右端墊高以平衡摩擦力,懸掛后,不需要再次平衡摩擦力,故A正確,B錯(cuò)誤;平衡摩擦力后,由于力傳感器能直接讀出小車所受合外力的大小,則對(duì)于所掛鉤碼的質(zhì)量沒(méi)有要求,故C、D錯(cuò)誤。2.(6分)(多選)如圖是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案之一,通過(guò)位移的測(cè)量來(lái)代替加速度的測(cè)量,即a1a2=x1x2A.實(shí)驗(yàn)前必須先平衡摩擦力B.必須保證兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C.兩小車都必須從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.小車所受的水平拉力大小可以認(rèn)為是砝碼(包括小盤(pán))的重力大小【解析】選B、C。對(duì)于初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系x=12at2,整理可得a=2xt2,當(dāng)兩個(gè)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同時(shí),a1a2=3.(6分)(多選)一小組的同學(xué)用如圖所示裝置做“探究物體質(zhì)量一定時(shí),加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。下列操作正確的有 ()A.平衡摩擦力時(shí),用細(xì)線一端掛空砝碼盤(pán),另一端與小車相連,將木板適當(dāng)傾斜,使小車在木板上近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.小車的釋放位置要盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,細(xì)線要盡量平行于木板C.實(shí)驗(yàn)時(shí),每改變一次小車的質(zhì)量,都需要改變木板的傾斜角度D.作圖時(shí),兩坐標(biāo)軸標(biāo)度比例要適當(dāng),坐標(biāo)點(diǎn)不要過(guò)密,擬合出的圖像盡量分布在坐標(biāo)紙對(duì)角線區(qū)域【解析】選B、D。實(shí)驗(yàn)是利用小車自身重力的分力來(lái)平衡摩擦力,砝碼盤(pán)如果用細(xì)線系在小車上,將無(wú)法判斷小車所受阻力與小車重力的分力是否平衡,故A錯(cuò)誤;釋放位置靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,可以充分利用紙帶長(zhǎng)度,細(xì)線平行于木板以保證拉力沿小車的運(yùn)動(dòng)方向,故B正確;平衡摩擦力后,利用力的合成和分解知識(shí)可知,改變小車的質(zhì)量后,小車自身重力的分力仍然能平衡摩擦力,所以不用再次平衡摩擦力,故C錯(cuò)誤;作圖時(shí),坐標(biāo)比例要合理,圖線不能太陡也不能太緩,故D正確。4.(8分)在利用如圖所示裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,為了使小車受到的合外力可以看作等于小桶和砂的總重量,采用了兩個(gè)措施:①平衡摩擦力:將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一木塊,反復(fù)移動(dòng)木塊位置,直到小車和紙帶在小桶帶動(dòng)下做勻速直線運(yùn)動(dòng)。②調(diào)整砂的多少,使砂及桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于車及砝碼的總質(zhì)量M,實(shí)際操作中取m≤M5(1)以上措施中的重大錯(cuò)誤是:_____________________________。

(2)改正了上述錯(cuò)誤,重做此實(shí)驗(yàn),保證M不變,反復(fù)改變砂的質(zhì)量,并測(cè)得一系列數(shù)據(jù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車受的合外力與加速度的比值略大于小車質(zhì)量M,經(jīng)檢驗(yàn),滑輪非常光滑,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作,那么出現(xiàn)這種情況的主要原因是:___________。

【解析】(1)平衡摩擦力時(shí),小車不能連接小桶。(2)系統(tǒng)誤差,實(shí)際拉力T<mg,從而mga>M答案:見(jiàn)解析5.(8分)圖甲為探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,連接在小車后面的紙帶穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,將小車和掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器用一條柔軟的輕繩通過(guò)光滑的定滑輪和輕質(zhì)動(dòng)滑輪連接起來(lái)。拉力傳感器是一種將物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置,用于檢測(cè)小車受到的拉力大小。(1)在安裝器材時(shí),要調(diào)整定滑輪的高度,使拴小車的輕繩與木板平行,這樣做的目的是________(填字母代號(hào))。

A.防止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡不清晰B.保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.平衡摩擦力后使輕繩的拉力等于小車受到的合力(2)實(shí)驗(yàn)中________(選填“需要”或“不需要”)滿足所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

(3)第一實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶的一部分如圖乙所示,用毫米刻度尺測(cè)量并在紙帶上標(biāo)出了部分段的長(zhǎng)度,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算出加速度的大小為_(kāi)_______m/s2。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(4)第二實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的a-F圖像,該小組同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問(wèn)題是__________________________。

【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)定滑輪高度,使連接小車的輕繩與木板平行,可在平衡摩擦力后使輕繩的拉力等于小車所受的合力,如果不平行,輕繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力,改變了摩擦力,就不能使輕繩的拉力等于小車所受的合力,故C正確,A、B錯(cuò)誤。(2)由于本實(shí)驗(yàn)中的力傳感器可以讀出輕繩的拉力,所以不需要滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。(3)因紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)=0.10s,設(shè)s1=8.30cm、s2=10.50cm、s3=12.70cm、s4=14.90cm,由a=(s4+s3)-(s1(4)圖像在F軸上的截距不為零,說(shuō)明力傳感器顯示有拉力時(shí),小車仍然靜止,這是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠造成的。答案:(1)C(2)不需要(3)2.2(4)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠6.(8分)(2024·合肥高一檢測(cè))為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系,一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為沙和沙桶的總質(zhì)量,滑輪質(zhì)量不計(jì)。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電。(1)根據(jù)該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置可知,本次實(shí)驗(yàn)________(選填“需要”或“不需要”)m遠(yuǎn)小于M。

(2)根據(jù)紙帶可求出小車的加速度a=______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(3)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際交流電的頻率是49Hz,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

【解析】(1)若實(shí)驗(yàn)中無(wú)法直接測(cè)得繩的拉力,則需要m遠(yuǎn)小于M。該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置可通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的2倍表示小車受到的拉力,因此不需要m遠(yuǎn)小于M。(2)由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s,故小車的加速度a=(10.81+12.70+15.10)-(5.00+7.10+9.10)9×0.12×10-2m/s2(3)若實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際交流電的頻率是49Hz,即頻率偏小,則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的實(shí)際時(shí)間間隔偏大,故根據(jù)Δx=aT2,用頻率50Hz的數(shù)據(jù)求得的加速度測(cè)量值將偏大,即測(cè)量值與實(shí)際值相比偏大。答案:(1)不需要(2)1.93(3)偏大7.(8分)(2024·沈陽(yáng)高一檢測(cè))為了探究“物體質(zhì)量一定時(shí),加速度與合力的關(guān)系”,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:①將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高,以平衡摩擦力;②打開(kāi)力傳感器,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源;③釋放小車,打出一條紙帶,計(jì)算出加速度a,并記錄小車加速時(shí)力傳感器示數(shù)F;④多次改變______________________(選填“砂和砂桶”或“小車”)的質(zhì)量,重復(fù)上述步驟②③;

⑤利用多組數(shù)據(jù),作出a-F圖像。(2)實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖乙所示,兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的交流電頻率為50Hz?？汕蟪?打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)3時(shí)的小車速度為_(kāi)_______m/s,小車的加速度為_(kāi)_____m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)實(shí)驗(yàn)獲得的a-F圖像如圖丙所示,則________。

A.理論上小車質(zhì)量越大,直線斜率也越大B.該直線不過(guò)原點(diǎn)可能是因?yàn)殚L(zhǎng)木板傾角過(guò)大C.該直線不過(guò)原點(diǎn)可能是因?yàn)椴粷M足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量D.隨著實(shí)驗(yàn)中砂和砂桶的質(zhì)量增大,圖線可能會(huì)出現(xiàn)彎曲【解析】(1)④該實(shí)驗(yàn)是控制小車質(zhì)量不變,研究加速度和力的關(guān)系,故應(yīng)多次改變砂和砂桶的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn);(2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為:t=5f=550s=0.1s,勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻速度等于該段的平均速度,則打點(diǎn)3時(shí)的小車速度為:v3=x23+x0.24m/s;根據(jù)逐差法可得小車的加速度為:a=x342.60+3.00+3.40-1.40-1.80-2.209×0.12×10-2m/s2(3)理論上小車質(zhì)量越大,直線斜率越小,故A錯(cuò)誤;由圖像可知當(dāng)拉力為零時(shí),小車的加速度為正值,說(shuō)明可能是過(guò)度平衡摩擦力或木板傾角過(guò)大,故B正確,C錯(cuò)誤;小車受到的拉力是通過(guò)力傳感器測(cè)量,不需要砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,所以隨著實(shí)驗(yàn)中砂和砂桶的質(zhì)量增大,圖線不會(huì)出現(xiàn)彎曲,故D錯(cuò)誤。答案:(1)④砂和砂桶(2)0.240.40(3)B十二滑動(dòng)摩擦力(40分鐘100分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2023·江蘇學(xué)業(yè)考試)玻璃杯放在桌面上,杯底壓著一張紙條,手扶著杯子把紙條抽出。杯底 ()A.不受摩擦力B.受到靜摩擦力C.受到與抽出方向相反的滑動(dòng)摩擦力D.受到與抽出方向相同的滑動(dòng)摩擦力【解析】選D。玻璃杯杯底受到的滑動(dòng)摩擦力方向與杯子相對(duì)紙條運(yùn)動(dòng)方向相反,即與紙條相對(duì)杯子的運(yùn)動(dòng)方向相同,因此杯底受到與抽出方向相同的滑動(dòng)摩擦力。故選D。2.(6分)下列說(shuō)法不正確的是 ()A.要產(chǎn)生摩擦力,兩物體必須相互擠壓,且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)B.只要物體相互接觸且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),就有摩擦力產(chǎn)生C.有彈力不一定有摩擦力,有摩擦力一定有彈力D.彈力的方向一定和摩擦力方向垂直【解析】選B。要產(chǎn)生摩擦力,需要滿足兩物體相互擠壓,有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),還需要接觸面粗糙三個(gè)條件,所以要產(chǎn)生摩擦力,兩物體必須相互擠壓,且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),A正確;由A知,B選項(xiàng)少了兩物體相互擠壓和接觸面粗糙兩個(gè)條件,B錯(cuò)誤;由A知,有彈力可能沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或沒(méi)有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者接觸面不粗糙,都可能沒(méi)有摩擦力,但有摩擦力,兩物體間一定會(huì)相互擠壓,即有彈力,C正確;彈力的方向垂直于接觸面,而摩擦力的方向沿接觸面,故彈力的方向一定和摩擦力方向垂直,D正確。故選B。3.(6分)(2024·北京西城區(qū)高一檢測(cè))關(guān)于滑動(dòng)摩擦力,下列說(shuō)法正確的是 ()A.物體靜止時(shí)不可能受到滑動(dòng)摩擦力B.滑動(dòng)摩擦力大小與物體重力成正比C.兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),一定產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力D.滑動(dòng)摩擦力方向一定與接觸面相切【解析】選D。物體靜止時(shí),接觸、擠壓并相對(duì)其他物體運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)受到滑動(dòng)摩擦力,故A錯(cuò)誤;滑動(dòng)摩擦力大小與壓力成正比,故B錯(cuò)誤;若沒(méi)有彈力,不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力,故C錯(cuò)誤;滑動(dòng)摩擦力的方向與接觸面相切,與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,故D正確。4.(6分)綠色出行,低碳生活!自行車是人類的一項(xiàng)偉大發(fā)明。兩百多年來(lái),經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的不斷改進(jìn),現(xiàn)代的自行車騎起來(lái)已十分方便。如圖所示的自行車上需要減小摩擦力的部位是 ()A.軸承B.車閘C.輪胎D.腳蹬【解析】選A。軸承是用滾動(dòng)代替滑動(dòng)來(lái)減小摩擦力,故A符合題意;車閘是在壓力一定時(shí),通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力,故B不合題意;輪胎上有花紋,是在壓力一定時(shí),通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力,故C不合題意;腳蹬上有花紋,是在壓力一定時(shí),通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力,故D不合題意。故選A。5.(6分)(體育運(yùn)動(dòng))(多選)冰壺比賽的冰道表面覆蓋著特制的微小顆粒。如圖所示,比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員常在冰壺滑行的前方用毛刷快速擦刷冰面,使冰壺滑得更遠(yuǎn)。設(shè)冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,受到的滑動(dòng)摩擦力為f,則冰道被擦刷后 ()A.μ和f都增大 B.μ和f都減小C.冰壺加速運(yùn)動(dòng) D.冰壺減速運(yùn)動(dòng)【解析】選B、D。用毛刷刷冰,使冰壺和冰面之間形成一層水膜,由于水膜的出現(xiàn)使冰壺與冰面分開(kāi),使冰壺滑得更遠(yuǎn),說(shuō)明冰道被擦刷后減小了動(dòng)摩擦因數(shù),進(jìn)而減小了冰壺與冰面之間的摩擦力,故A錯(cuò)誤,B正確;由于冰壺水平方向受到摩擦力的作用,則冰壺做減速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確。6.(6分)如圖所示為一質(zhì)量為m的磚塊,它的長(zhǎng)、寬、高分別為25cm、15cm、8cm,則當(dāng)它平放、側(cè)放和豎放時(shí),運(yùn)動(dòng)的磚塊所受到的摩擦力大小關(guān)系為 ()A.Ff1>Ff2>Ff3 B.Ff1=Ff2=Ff3C.Ff1<Ff2<Ff3 D.無(wú)法比較【解析】選B。滑動(dòng)摩擦力的大小Ff=μFN,只與兩接觸面的材料和正壓力大小有關(guān),與接觸面積大小無(wú)關(guān),則三種情況下滑動(dòng)摩擦力大小相等,故選B。【補(bǔ)償訓(xùn)練】一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻長(zhǎng)方體木條放在水平桌面上,木條與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)用水平力F推木條,當(dāng)木條經(jīng)過(guò)如圖所示位置時(shí),桌面對(duì)它的摩擦力為 ()A.μmgB.23C.13μmg 【解析】選A。此時(shí)木條相對(duì)桌面在滑動(dòng),且對(duì)桌面的壓力大小等于重力大小,所以摩擦力F=μFN=μmg,故選A。7.(6分)(2024·臺(tái)州高一檢測(cè))某同學(xué)課桌上整齊豎直擺放著一堆書(shū),中間夾了一本物理課本,物理課本的質(zhì)量為0.4kg,物理課本兩側(cè)相鄰的其他書(shū)對(duì)物理課本的壓力大小為10N,其他書(shū)與物理課本之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.3,重力加速度g取10m/s2。為了將物理課本豎直向上抽出來(lái),該同學(xué)提供的拉力至少大于 ()A.4NB.7NC.9ND.10N【解析】選D。物理課本與書(shū)的兩個(gè)接觸面都有滑動(dòng)摩擦力,則有f=μFN=0.3×10N=3N;為了將物理課本豎直向上抽出,該同學(xué)提供的拉力F=2f+mg=(2×3+0.4×10)N=10N,故選D?！揪C合應(yīng)用練】8.(6分)(多選)如圖所示,在桌面上放置一張紙片和一瓶礦泉水,礦泉水瓶靜止在紙面上,如果突然迅速水平向右拉動(dòng)紙的一邊,將紙片拉出,而礦泉水瓶相對(duì)紙片滑動(dòng)。在抽紙片過(guò)程中 ()A.拉動(dòng)紙片越快,礦泉水瓶受到的摩擦力保持不變B.拉動(dòng)紙片越快,礦泉水瓶受到的摩擦力越大C.紙片對(duì)礦泉水瓶摩擦力的方向向右D.紙片對(duì)礦泉水瓶摩擦力的方向向左【解析】選A、C。無(wú)論拉動(dòng)的速度快慢,礦泉水瓶與紙片之間均為滑動(dòng)摩擦力,大小均為μFN,礦泉水瓶重力不變,正壓力不變,則摩擦力大小不變,故A正確,B錯(cuò)誤;礦泉水瓶相對(duì)紙片向左運(yùn)動(dòng),則紙片對(duì)礦泉水瓶摩擦力的方向向右,故C正確,D錯(cuò)誤。故選A、C。9.(6分)如圖所示,在“探究滑動(dòng)摩擦力大小”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,用拉力將木板從木塊下抽出,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定時(shí)為3.00N,已知木塊的重力為8.00N,則木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力大小為 ()A.3.00N B.5.00NC.8.00N D.11.00N【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)受力分析后結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài),確定是否是滑動(dòng)摩擦力。(2)結(jié)合題意確定采用公式法還是平衡法求解滑動(dòng)摩擦力。(3)列出方程進(jìn)行求解。【解析】選A。對(duì)木塊受力分析,它受力平衡,則所受的拉力等于木板對(duì)木塊的滑動(dòng)摩擦力,則木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力大小為3.00N,故選A。10.(6分)如圖所示,打印機(jī)進(jìn)紙槽里疊放有一疊白紙,進(jìn)紙時(shí)滾輪以豎直向下的力F壓在第一張白紙上,并沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),滾輪與第一張紙不打滑,但第一張紙與第二張紙間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。滾輪與白紙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,白紙之間、白紙與進(jìn)紙槽底座之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ2,每張白紙的質(zhì)量為m,不考慮靜電力的影響,重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.滾輪對(duì)第一張白紙的摩擦力方向水平向左B.第二、三張白紙間的摩擦力大小為μ2(F+2mg)C.第三、四張白紙間的摩擦力大小為μ2(F+mg)D.越靠近底座,白紙間的摩擦力越大【解析】選C。由于滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),第一張紙有相對(duì)滾輪向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),因此受到滾輪的摩擦力水平向右,故A錯(cuò)誤;由于第一張紙勻速運(yùn)動(dòng),它與第二張紙間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,f1=μ2(F+mg),由于第二張紙靜止,它與第三張紙間的摩擦力為靜摩擦力,根據(jù)平衡條件可知f2=μ2(F+mg)由于以下各張紙均處于靜止?fàn)顟B(tài),因此任意兩張紙間的摩擦力均為f=μ2(F+mg),故C正確,B、D錯(cuò)誤。故選C?！究偨Y(jié)提升】(1)模型的建構(gòu)生活實(shí)際情景,需要建構(gòu)物理模型,本題就是板塊疊加模型。(2)臨界條件的尋找打印機(jī)可以正常進(jìn)紙需要滿足紙張上面的摩擦力大于下面的摩擦力這一條件,臨界條件是通過(guò)逼近法得到。(3)滑動(dòng)摩擦力中的壓力滑動(dòng)摩擦力公式中的壓力不一定等于重力,可能比重力大,也可能比重力小,正確的理解是兩個(gè)接觸面間的正壓力。【補(bǔ)償訓(xùn)練】在探究靜摩擦力及滑動(dòng)摩擦力變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的演示裝置,力傳感器A與計(jì)算機(jī)連接,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律。將力傳感器固定在光滑水平桌面上,測(cè)力端通過(guò)細(xì)繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)傳感器高度可使細(xì)繩水平),滑塊放在較長(zhǎng)的小車上,小車的一端連接一根細(xì)繩并跨過(guò)光滑的定滑輪系一只空砂桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部的細(xì)繩水平),整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)打開(kāi)傳感器,同時(shí)緩慢向砂桶里倒入砂子,小車運(yùn)動(dòng)起來(lái),立即停止倒砂子,若力傳感器采集的圖像如圖乙所示,則結(jié)合該F-t圖像,請(qǐng)分析以下問(wèn)題。(重力加速度g取10m/s2)(1)空砂桶的重力為2N。

(2)滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小為3.5N。

(3)若已知滑塊質(zhì)量m=1kg,則滑塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3。

【解析】(1)t=0時(shí)刻,傳感器顯示拉力為2N,則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力,由二力平衡可知,其大小為2N,對(duì)車與空砂桶進(jìn)行受力分析可知,空砂桶的重力也等于2N。(2)由題圖乙可知,t=5s時(shí)摩擦力達(dá)到最大值,最大靜摩擦力為3.5N。(3)由題圖乙知滑動(dòng)摩擦力為3N,所以μ=FfFN=Ffmg11.(12分)在東北的冬季伐木工作中,被伐下的木料常裝在鋼制滑板上的雪橇上,馬拉著雪橇在冰道上滑行將木料運(yùn)出。在水平冰道上,馬在水平方向的最大拉力為1000N,能夠長(zhǎng)時(shí)間拉著雪橇勻速前進(jìn),馬最多能拉多重的木料還能在水平冰道上較長(zhǎng)時(shí)間勻速前進(jìn)呢?(已知雪橇及人的總重為1000N,雪橇與冰道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02)【解析】馬要能拉動(dòng)雪橇,雪橇與冰道間的摩擦力最大不能超過(guò)1000N,即當(dāng)馬拉著雪橇勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)受力平衡可得f=Fm=1000N由滑動(dòng)摩擦力公式可得f=μFN=μ(G0+Gm)則有Gm=fμ-G0=10000.答案:4.9×104N12.(16分)(2024·哈爾濱高一檢測(cè))質(zhì)量是3kg的物體放在水平地面上,用F1=6N的水平拉力拉該物體時(shí),恰好使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),如圖甲,已知g=10N/kg,求:(1)物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)若對(duì)物體施加一豎直向下的作用力F2=30N,如圖乙,當(dāng)物體在地面上滑動(dòng)時(shí),所受滑動(dòng)摩擦力的大小。【解析】(1)根據(jù)平衡條件,摩擦力f1=F1=6N物體對(duì)地面的壓力N=mg=30N物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=f1N=0(2)若對(duì)物體施加一豎直向下的作用力F2=30N,物體對(duì)地面的壓力N1=mg+F2=60N當(dāng)物體在地面上滑動(dòng)時(shí),所受滑動(dòng)摩擦力f=μN(yùn)1=12N答案:(1)0.2(2)12N【拓展創(chuàng)新練】13.(12分)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。將一鐵塊和水平木板疊放于水平桌面上,已校準(zhǔn)的彈簧測(cè)力計(jì)一端固定,另一端通過(guò)細(xì)繩與鐵塊相連。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)量鐵塊所受的重力大小G,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示,可讀出鐵塊所受的重力大小G=3.15(3.13~3.16均可)N。

(2)通過(guò)另一根細(xì)繩拉著木板向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F。拉動(dòng)木板運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要(選填“需要”或“不需要”)確保木板做勻速直線運(yùn)動(dòng),連接鐵塊與彈簧測(cè)力計(jì)的細(xì)繩時(shí),需要(選填“需要”或“不需要”)確保水平。

(3)鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=FG(4)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,先將彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛后調(diào)零,測(cè)完鐵塊所受的重力后直接按第(2)問(wèn)中的步驟完成實(shí)驗(yàn)?？紤]到彈簧本身的重力作用,豎直懸掛時(shí)的原長(zhǎng)比水平放置時(shí)的原長(zhǎng)長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)測(cè)得的動(dòng)摩擦因數(shù)偏小(選填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)。

【解析】(1)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3.15N;(2)只要木板運(yùn)動(dòng),鐵塊受到的就是滑動(dòng)摩擦力,就可以通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出滑動(dòng)摩擦力,故不需要確保木板做勻速直線運(yùn)動(dòng);為使細(xì)繩的拉力始終等于滑動(dòng)摩擦力,需要確保連接鐵塊與彈簧測(cè)力計(jì)的細(xì)繩水平;(3)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于滑動(dòng)摩擦力,故有F=μG可得μ=F(4)先將彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛后調(diào)零,測(cè)鐵塊所受的重力,考慮了彈簧本身的重力作用,則重力測(cè)量準(zhǔn)確;水平測(cè)拉力時(shí),由于未在水平情況下調(diào)零,則彈簧測(cè)力計(jì)所測(cè)拉力偏小,根據(jù)μ=FG十八牛頓第一定律(40分鐘82分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2024·蘇州高一檢測(cè))物體具有的保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)稱為慣性。下列有關(guān)慣性的說(shuō)法中,正確的是 ()A.乘坐汽車時(shí)系好安全帶可減小慣性B.宇宙飛船在太空中也有慣性C.運(yùn)動(dòng)員跑得越快慣性越大D.汽車在剎車時(shí)才有慣性【解析】選B。物體的慣性只由質(zhì)量決定,乘坐汽車時(shí)系好安全帶不可以減小慣性,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;慣性與物體是否運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)速度大小無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;汽車做任何運(yùn)動(dòng)都具有慣性,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;任何物體在任何時(shí)候、任何位置都有慣性,宇宙飛船在太空中也有慣性,選項(xiàng)B正確。2.(6分)(2024·合肥高一檢測(cè))某同學(xué)用16N的水平力推原來(lái)靜止的物體,使其開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后,改用12N的水平力可使該物體在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng),可見(jiàn) ()A.物體在16N力作用時(shí)慣性較小B.在12N力作用時(shí)物體才有慣性C.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因D.力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因【解析】選C。慣性是物體固有的屬性,只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體是否受外力以及受外力大小無(wú)關(guān),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2023·貴州學(xué)業(yè)考)關(guān)于慣性,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.物體的速度很大,慣性一定大B.物體的質(zhì)量非常大,慣性一定小C.加速度很大的物體,慣性一定大D.物體從地球移到月球上,慣性不變【解析】選D。慣性是物體本身的性質(zhì),慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及所處的位置無(wú)關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大。3.(6分)(2024·綿陽(yáng)高一檢測(cè))伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究,不僅確立了許多用于描述運(yùn)動(dòng)的基本概念而且創(chuàng)立了一套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法,這套科學(xué)方法包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié),其中排序最合理的是 ()①運(yùn)用數(shù)學(xué)推理 ②合理外推③對(duì)現(xiàn)象的一般觀察 ④提出猜想⑤通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)推理進(jìn)行驗(yàn)證 ⑥推廣應(yīng)用A.④②③①⑤⑥ B.③④①⑤②⑥C.③④②①⑤⑥ D.④③①②⑤⑥【解析】選B。這套科學(xué)方法包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié):③對(duì)現(xiàn)象的一般觀察,④提出猜想,①運(yùn)用數(shù)學(xué)推理,⑤通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)推理進(jìn)行驗(yàn)證,②合理外推,⑥推廣應(yīng)用。4.(6分)(2023·湖南學(xué)業(yè)考)下列關(guān)于物體慣性的說(shuō)法,正確的是 ()A.質(zhì)量越大的物體,慣性越大B.速度越大的物體,慣性越大C.只有運(yùn)動(dòng)的物體才具有慣性,靜止的物體沒(méi)有慣性D.做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體,向上運(yùn)動(dòng)時(shí),受到向上的作用力【解析】選A。慣性是物體本身的一種性質(zhì),慣性大小只與質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),故B、C錯(cuò)誤,A正確;做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體,在空中向上運(yùn)動(dòng)是由于慣性,不僅沒(méi)有受到向上的作用力,還受到向下的重力的作用,故D錯(cuò)誤。5.(6分)下列對(duì)牛頓第一定律的理解正確的是 ()A.地球上不存在不受力的物體,所以牛頓第一定律沒(méi)有實(shí)際意義B.不受力的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有可能改變C.公共汽車緊急剎車時(shí)乘客站著比坐著容易摔倒是因?yàn)檎局茸鴳T性大D.慣性是指物體有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變無(wú)關(guān)【解析】選D。牛頓第一定律是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步邏輯推理概括出來(lái)的科學(xué)理論,是不能直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的,但能經(jīng)受住實(shí)踐的檢驗(yàn),故A錯(cuò)誤;不受力的物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不可能改變,故B錯(cuò)誤;物體慣性大小僅與質(zhì)量有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān),故C錯(cuò)誤;慣性是指物體有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),是物體的固有屬性,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變無(wú)關(guān),故D正確。6.(6分)(2024·佛山高一檢測(cè))科學(xué)家關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)樹(shù)立正確的自然觀具有重要作用。下列說(shuō)法中不符合歷史事實(shí)的是 ()A.亞里士多德認(rèn)為,必須有力作用在物體上,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變B.伽利略通過(guò)“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論:運(yùn)動(dòng)物體必具有一定速度,如果它不受力,它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去C.笛卡兒指出:如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng),既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向D.牛頓認(rèn)為,物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)【解析】選A。亞里士多德認(rèn)為,必須有力作用在物體上,物體才會(huì)運(yùn)動(dòng),沒(méi)有力的作用,物體就要靜止下來(lái),A錯(cuò)誤;伽利略通過(guò)“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論:運(yùn)動(dòng)物體必具有一定速度,如果它不受力,它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,B正確;笛卡兒指出:如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng),既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向,C正確;牛頓認(rèn)為,物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),即慣性,D正確。7.(6分)古代打仗時(shí)經(jīng)常使用絆馬索來(lái)絆倒馬匹,用慣性如何解釋這種現(xiàn)象?【解析】快速奔跑中的馬匹,當(dāng)馬腿碰到絆馬索,馬腿就被絆住從而停止運(yùn)動(dòng),而馬的上半身由于慣性,仍保持原來(lái)向前運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),所以馬匹將向前摔倒。答案:見(jiàn)解析【綜合應(yīng)用練】8.(6分)如圖所示,在一輛上表面光滑的小車上,有質(zhì)量分別為m、M的兩個(gè)小球(m<M)隨車一起勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)車突然停止時(shí),如不考慮其他阻力,小車足夠長(zhǎng),則兩個(gè)小球 ()A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.難以確定是否相碰,因?yàn)椴恢∏虻倪\(yùn)動(dòng)方向【解析】選B。原來(lái)兩小球都隨著小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。小車上表面光滑,當(dāng)小車突然停止運(yùn)動(dòng)后,由于慣性,兩小球都將保持原來(lái)的速度做勻速運(yùn)動(dòng),故一定不會(huì)相碰,所以選項(xiàng)B正確。9.(6分)(2024·衢州高一檢測(cè))如圖所示,要將卡在球筒中的羽毛球取出,可以有多種方案,方案一:一手拿著球筒的中部,另一手用力擊打羽毛球筒的上端;方案二:手持球筒,使球與球筒一起向下撞擊水平桌面,假設(shè)球筒與水平桌面碰后速度立即變?yōu)?,下列說(shuō)法正確的是 ()A.方案一利用羽毛球的慣性,使其從球筒上端出來(lái)B.方案一利用球筒的慣性,使羽毛球從下端出來(lái)C.方案二利用羽毛球受到的重力,使其從下端出來(lái)D.方案二中球筒撞擊水平桌面后速度變?yōu)?,其慣性隨之消失【解題指南】?jī)煞N方案都運(yùn)用了羽毛球的慣性。本題涉及兩個(gè)物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),方案一應(yīng)用了羽毛球保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靜止,而球筒運(yùn)動(dòng);方案二利用了羽毛球保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而球筒靜止?！窘馕觥窟xA。方案一中用力擊打羽毛球筒的上端,球筒向下運(yùn)動(dòng),利用羽毛球的慣性,使其從球筒上端出來(lái),故A正確,B錯(cuò)誤;方案二中球與球筒一起向下撞擊水平桌面,球