第 3 节 摩擦力
1.(2019 北京通州一模)随着低碳理念的不断深入,自行车成为绿色出行的重要交通工具。下列为了减小摩擦的是( )
A.轮胎表面制有凹凸不平的花纹B.给车轴加润滑油
C.刹车时用力捏闸D.车把处有橡胶套
答案 B 给车轴加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力的,故 B 选项正确;其他三个选项均是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
2.(2018 山东临沂郯城四模)下列有关摩擦力的说法中正确的是( ) A.只有相互接触的物体间才可能产生摩擦力
B.只要两个物体相互接触,则这两个物体间一定存在摩擦力C.摩擦力总是与物体的运动方向相反
D.摩擦力总是有害的
答案 A 摩擦力产生的条件是,两个物体相互接触挤压,且发生相对运动或有相对运动的趋势,故 A 正确,B 错误;滑动摩擦力阻碍相对运动,与物体相对运动的方向相反,有时会和物体的运动方向相同,故 C 错误;有些摩擦力对人们有益,例如人走路时,鞋底和地面之间的摩擦力,自行车的车把和手之间的摩擦力等都是有益的摩擦力,故 D 错误。
3.如图所示,重为 5N 的物体 A 在 8N 的水平压力作用下静止在竖直墙壁上,物体 A 所受的摩擦力为N,方向 。当水平力减小为原来的一半,物体 A 恰好沿竖直墙壁匀速下滑,则物体 A 受到的摩擦力为
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N。
答案 5 竖直向上 5
解析 物体静止时,摩擦力与重力平衡,所以摩擦力大小等于重力大小,为 5N,重力竖直向下,故摩擦力竖直向上。物体匀速下滑时,摩擦力与重力仍是一对平衡力,故摩擦力大小仍等于重力大小,为 5N。
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4.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,实验小组的同学利用长木板、玻璃板及一些完全相同的木块,进行了如图所示的实验:
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做 直线运动来测量滑动摩擦力的大小; (2)由甲、丙两图可知滑动摩擦力的大小与接触面的 有关;
(3) 由 两图可知,滑动摩擦力的大小与压力大小有关。答案 (1)匀速 (2)粗糙程度 (3)甲、乙
解析 (1)当木块做匀速直线运动时,所受拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,此时两力大小相等,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小;
(2) 甲、丙两图中,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,这两个实验探究的是滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系;
(3) 在探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系时,要控制接触面的粗糙程度相同,所以选甲、乙两图对比。
1.(2019 山东淄博三模)农民在清除黄豆的砂粒时,常常把黄豆放在倾斜的桌面上,黄豆就顺桌面滚下,而砂粒仍旧留在桌面上,这主要是由于( )
A. 砂粒比黄豆密度大
B. 砂粒比黄豆体积小,不易脱落C.砂粒比黄豆对桌面的压强大
D.砂粒受到的滑动摩擦比黄豆受到的滚动摩擦大
答案 D 因为黄豆受到的滚动摩擦力远远小于砂粒受到的滑动摩擦力,所以农民清除黄豆中夹杂的砂粒时,常把黄豆放在倾斜的桌面上,黄豆就顺着桌面滚下,而砂粒却留在桌面上,故选 D。
2.(2018 甘肃武威期中)如图所示,用 F=6N 水平向右的拉力匀速拉动物块 A 时,物块 B 静止不动,此时弹簧测力计的示数为
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4N,则物块 B 所受摩擦力的大小及方向为( )
A.4N,向左 B.4N,向右 C.6N,向右 D.6N,向左
答案 B 研究对象是 B,对 B 进行受力分析,在水平方向 B 受向左的拉力和向右的摩擦力作用,由于 B 静止,则 B 所受摩擦力大小等于拉力的大小,等于弹簧测力计的示数 4N。
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3.(2018 江苏泰州姜堰二模)在图中画出人向前走路时后脚受到的摩擦力的示意图。
答案 如图所示
解析 人在走路时,后脚向后蹬地,由于力的作用是相互的,所以地面也给后脚一个向前的力,这个力就是脚底受到的摩擦力,其方向是向前的。
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4.(2018 辽宁营口中考)冰壶比赛时,运动员需要不断调整自己的运动状态,他的两只脚的作用分别为蹬冰和滑行,所以两只鞋底的表面不同。请你说出甲、乙两只鞋底哪只是滑行脚的鞋底?并利用学过的物理知识解释其中的道理。
答案 见解析
解析 由图知,甲鞋底比较光滑,这样可以通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,便于滑行,所以甲是滑行脚的鞋底; 乙鞋底比较粗糙,这样可以通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力(即向前运动的动力),也起到防滑的作用,所以乙是蹬冰脚的鞋底。
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1.如图所示,有两个相同的梯形物体,它们在力的作用下,以下列四种方式沿相同的水平面运动,下列对不同情况下物体所受摩擦力的比较,正确的是( )
A.f 丙>f 甲=f 丁>f 乙B.f 乙>f 丙>f 丁>f 甲
C.f 乙>f 丁>f 甲>f 丙D.f 乙>f 甲=f 丁>f 丙
答案 D 甲、丁两图,压力和接触面的粗糙程度相等,接触面积的大小不同,由于滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关,因此甲、丁两图摩擦力大小相等,即f 甲=f 丁;甲、乙两图,接触面的粗糙程度相同,压力的大小不同,乙图的压力大,因此乙图的摩擦力比甲图的大,即f 乙>f 甲;甲、丙两图,压力相同,甲图是滑动摩擦,丙图是滚动摩擦,相同情况下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小,即 f 甲>f 丙。综合可知:f 乙>f 甲=f 丁>f 丙。
2.(2019 江苏南京秦淮期中,21,★★☆)用久了的传送带会打滑,人们往往会通过张紧皮带和打蜡的方法来增大摩擦,其中张紧皮带是通过 来增大摩擦,打蜡是通过 来增大摩擦;在雪地上撒沙子目的是 摩擦; 挂在黑板上的带磁条的黑板擦不掉下来是因为受到 (填“黑板的吸引力”或“黑板的摩擦力”)的作用。
答案 增大压力 增大接触面粗糙程度 增大 黑板的摩擦力
解析 为了防止皮带在轮子上打滑而将皮带张紧,这样做是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦;给皮带打蜡,增大了接触面的粗糙程度,增大了摩擦力。给结冰的路面撒上一层沙子增大了接触面的粗糙程度,增大了摩擦力。挂在黑板上的带磁条的黑板擦不掉下来是因为其受到平衡力的作用,竖直方向上的摩擦力和重力为一对平衡力,故其运动状态不会改变。
3.(2018 山东日照莒县期中,21,★★☆)在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某小组通过增减放在木块上的砝码重来改变木块对水平面的压力,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块(如图甲),使它在粗糙程度不同的水平面上做匀速直线运动, 他们进行了三组实验,并记录有关数据,如表所示。
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木块放在 |
水平玻璃表面上 |
水平木板表面上 |
水平棉布表面上 |
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实验序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
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压力F/N |
6 |
8 |
10 |
2 |
4 |
6 |
2 |
4 |
6 |
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摩擦力 f/N |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
1.2 |
1.8 |
1 |
2 |
3 |
(1) 分别分析序号为 1、2、3 或 4、5、6 或 7、8、9 的数据,可得出的初步结论是 。
(2) 分析比较序号 ,可得出的初步结论是:当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。(3)该实验采用的方法是: 。
A.类比法 B.理想实验法C.控制变量法 D.等效替代法
(4)
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实验过程中要特别注意水平匀速拉动木块,为什么?
(5) 该小组对实验进行了改进,如图乙,向左拉动木板,当木块稳定后木块受到木板给它的摩擦力方向向 ; (6)图乙实验时,木板运动虽然时快时慢,但是弹簧测力计的示数不变,这说明滑动摩擦力的大小与 无关。
答案 (1)接触面的粗糙程度相同时,接触面所受压力越大摩擦力越大 (2)1、6、9(或 4 与 7,5 与 8,6 与 9,1 与 6,1 与
9) (3)C (4)水平匀速拉动木块,木块处于平衡状态,弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力 (5)左(6)相对运动的快慢
解析 (1)分析比较序号为 1、2、3 或 4、5、6 或 7、8、9 的数据,可以得出:接触面粗糙程度相同,接触面所受压力越大, 滑动摩擦力越大;(2)要得出“当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大”的结论,因此要控制压力相同,改变接触面的粗糙程度,符合条件的实验序号有:1、6、9(或 4 与 7,5 与 8,6 与 9,1 与 6,1 与 9);(3)该实验中主要运用了控制变量法,故选 C;(4)实验中用测力计沿水平方向匀速拉动木块,因为可利用二力平衡的条件,则可将摩擦力的大小转化成测力计示数的大小进行测量;(5)由图乙可知,当拉着下面足够长的木板沿水平面向左运动时,木块与木板之间发生的是相对滑动,所以产生的是滑动摩擦力,木板向左运动,木块相对于木板向右运动,所以木块受到的摩擦力方向水平向左;(6)木块处于静止状态,受到的摩擦力与测力计拉力为平衡力,而摩擦力大小只与压力和接触面粗糙程度有关,这两个因素不变,故摩擦力大小不变,与木板的运动状态无关。当拉动木板向左运动时快时慢,木板对木块的摩擦力将不变,这说明滑动摩擦力 的大小与相对运动的快慢无关。
1.(2019 山东潍坊中考,15,★★★)(多选)如图所示,用水平推力 F 将质量均为 m 的木块 A、B 压在竖直墙面上保持静止,下
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列说法中正确的是( )
A. 木块 B 受到的摩擦力大小一定等于F
B. 木块 B 受到的摩擦力方向竖直向上
C. 木块 A 受到墙面的摩擦力大小等于 2mg
D. 若增大力 F,则木块 B 受到的摩擦力变大
答案 BC 对 B 进行受力分析可知,在竖直方向上 B 受到重力和 A 对 B 的摩擦力,二者是一对平衡力,因此,木块 B 受到的摩擦力大小等于 B 的重力,为 mg,其大小与 F 无关,摩擦力的方向与重力方向相反,故 A 选项错误、B 选项正确。把 A、B 看成一个整体,其在竖直方向上受到的重力与墙面的摩擦力是一对平衡力,故木块 A 受到墙面的摩擦力大小等于 2mg,故 C 选项正确。若增大力 F,木块仍保持静止状态,重力与摩擦力仍平衡,所以木块 B 受到的摩擦力不变,故 D 选项错误。2.(2018 吉林长春中考,8,★★☆)下列实例中增大摩擦的方法与其他三个不同的是( )
A.举重运动员手涂防滑粉 B.足球守门员戴防滑手套 C.长跑运动员的鞋底有花纹D.自行车运动员捏闸刹车
答案 D 举重运动员手涂防滑粉、足球守门员戴防滑手套、长跑运动员的鞋底有花纹,三者是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;自行车运动员捏闸刹车,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力。综上分析,只有 D 选项增大摩擦的方法与其他三个不同。
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3.如图所示,第一次甲单独用 50N 的力推墙,第二次甲推墙的力不变,乙用 30N 的力向左推甲,前后两次,人均未运动,则下列说法错误的是( )
A.在两幅图中,墙壁都受到 50N 的推力B.乙受到地面 30N 的摩擦力,方向向左
C.第二次推时,甲受到地面 20N 的摩擦力,方向向左D.第二次推时,墙壁受到 80N 的推力
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答案 D 第一次甲在地面对它的摩擦力和墙对他的推力作用下处于平衡状态,甲在水平方向的受力情况如图:
第二次甲在乙对甲的推力、地面对甲的摩擦力和墙对甲的推力作用下处于平衡状态,甲在水平方向的受力情况如图:
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第二次乙在水平方向的受力情况如图:
结合以上受力分析可知,A、B、C 三个选项的说法正确,D 选项错误。
4.(2018 山东泰安中考,19,★★☆)如图所示,在水平拉力F1=10N 作用下,木板甲在水平地面上匀速向右运动,同时物块乙相对于地面静止,已知此时绳对物块乙的拉力F2=4N。则木板甲与地面间的摩擦力是 N。
答 案 6
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解析 此时绳对物块乙的拉力 F2=4N,方向向左;物块乙水平方向上受拉力和摩擦力,由二力平衡可得,摩擦力与拉力应大小相等,方向相反,故木板甲对物块乙的摩擦力大小为 4N,方向水平向右;以甲为研究对象,它受到向右的拉力 F1=10N,同时受到地面对它的摩擦力和物块乙对它的摩擦力,二者之和为 10N,所以地面对木板甲的摩擦力为 f=10N-4N=6N。5.[2017 四川绵阳中考,26(2),★★☆]某同学用如图所示的装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。木板 P 放在水平桌面上, 木块 Q 放在木板 P 上,弹簧测力计一端固定,一端挂在木块 Q 上,拉动木板 P,木块 Q 稳定时,读取测力计的示数。回答下列问题:
①读取测力计的示数,是为了测量 。(填序号) A.木板 P 受到地面的滑动摩擦力大小
木板 P 受到木块 Q 的滑动摩擦力大小
木块 Q 受到地面的滑动摩擦力大小
木块 Q 受到木板 P 的滑动摩擦力大小
②用相同的木板 P 和木块 Q,在木块 Q 上放不同个数的砝码,拉动木板 P 快慢相同,记录测力计的示数及对应的砝码个数。这是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系。
③用相同的木板 P 和木块 Q,发现拉动木板 P 的快慢不同时,测力计的示数相等。由此得到的结论是 。
答案 ①D ②压力 ③滑动摩擦力大小与运动快慢无关
解析 ①结合图示可知,拉动木板 P,木块 Q 稳定时,读取测力计的示数,此时木块 Q 受到木板 P 的滑动摩擦力大小与弹簧测力计的拉力相等,二力平衡,故 D 选项正确;②根据控制变量法,用相同的木板P 和木块 Q,在木块 Q 上放不同个数的砝码,拉动木板 P 快慢相同,记录测力计的示数及对应的砝码个数,这是控制接触面粗糙程度不变,改变压力,是为了研究滑动摩擦力大小与压力的关系;③木块的运动速度不同,测力计的示数相同,说明木块受到的摩擦力不变,故可得滑动摩擦力大小与运动快慢无关。
(2018 江苏淮安清江浦二模)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”实验中:
按图甲、乙两图先后拉动体积和形状相同的木块、铁块,并测出滑动摩擦力大小,而我们并不能通过这两个实验数据比较出木块和铁块下表面的粗糙程度,这是因为 ;
在不添加其他器材情况下,改进实验方案,就能比较出木块和铁块下表面的粗糙程度,请画出改进后的实验装置示意图。
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答案 (1)没有控制压力大小相同 (2)如图所示
解析 本题考查了对实验方案的评估与设计能力。(1)铁块与木块的密度不同,故体积和形状相同的木块和铁块质量不同, 重力大小不同,对支持面的压力大小不同,研究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,要控制压力大小相同,故按
甲、乙两图先后拉动形状相同的木块、铁块,并测出滑动摩擦力大小,不能比较出木块和铁块下表面的粗糙程度;(2)为控制压力大小相同,可将木块放在铁块上,再将铁块放在木块上。
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