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匀速直线
2.2
很难做到使木块保持匀速直线运动状态
1.8
捏手刹用的力越大,刹车皮
与车轮间的压力越大,滑动摩擦力越大,车子受到的阻力越大,停得越快
滑动摩擦力的大小
AC
D
B
【分析】
1. 第(1)问:要测量滑动摩擦力大小,需利用二力平衡原理,当木块做匀速直线运动时,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力大小;再根据弹簧测力计的分度值读取示数。
2. 第(2)问:手动拉动木块时,很难始终保持匀速直线运动,会导致弹簧测力计示数不稳定,这是实验操作的难点。
3. 第(3)问:通过观察$f-F_{压}$关系图像,找到压力为6N时对应的纵坐标值,即可得到滑动摩擦力大小。
4. 第(4)问:结合滑动摩擦力的影响因素,接触面粗糙程度不变时,压力越大滑动摩擦力越大,据此解释捏手刹的生活现象。
【解析】
(1)根据二力平衡原理,当木块在水平桌面上做匀速直线运动时,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,二者大小相等;弹簧测力计分度值为0.2N,示数为2.2N,故滑动摩擦力大小为2.2N。
(2)实验操作中,难以保证木块始终做匀速直线运动,会造成弹簧测力计示数不稳定。
(3)由图(b)的$f-F_{压}$关系图像可知,当$F_{压}=6N$时,对应的滑动摩擦力$f$为1.8N。
(4)滑动摩擦力大小与压力大小有关,在接触面粗糙程度不变时,压力越大,滑动摩擦力越大。捏手刹用的力越大,车闸与车轮间的压力越大,滑动摩擦力越大,所以车子停得越快。
【答案】
(1)匀速直线;2.2
(2)难以保证木块做匀速直线运动
(3)1.8
(4)捏手刹用的力越大,压力越大,滑动摩擦力越大,车子停得越快
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素;二力平衡的应用;图像信息分析
【点评】
本题围绕滑动摩擦力的探究实验展开,结合实验操作难点、图像数据分析与生活实际应用,全面考查了核心知识点的理解与应用能力,注重理论联系实际。
【难度系数】
0.7
【分析】
第(2)问:本实验依据二力平衡原理,只有木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力才等于滑动摩擦力。但实际操作中,很难持续让木块保持匀速直线运动状态,此时拉力与摩擦力不相等,会导致弹簧测力计示数不稳定。
第(3)问:根据给出的$f-F_{压}$关系图像,找到横坐标$F_{压}=6\ \mathrm{N}$对应的位置,读取该位置对应的纵坐标数值,即可得到此时滑动摩擦力的大小。
第(4)问:滑动摩擦力大小与压力大小有关,在接触面粗糙程度不变时,压力越大,滑动摩擦力越大。捏手刹的力越大,刹车皮与车轮间的压力越大,滑动摩擦力越大,车子受到的阻力就越大,所以停得越快。
【解析】
(2) 实验操作过程中,由于很难做到使木块保持匀速直线运动状态,会使弹簧测力计示数不稳定。
(3) 观察$f-F_{压}$关系图像,当$F_{压}=6\ \mathrm{N}$时,对应的滑动摩擦力$f$的大小约为$1.8\ \mathrm{N}$。
(4) 自行车刹车时,捏手刹用的力越大,刹车皮与车轮间的压力越大,滑动摩擦力越大,车子受到的阻力越大,停得越快。
【答案】
(2) 很难做到使木块保持匀速直线运动状态
(3) $1.8$
(4) 捏手刹用的力越大,刹车皮与车轮间的压力越大,滑动摩擦力越大,车子受到的阻力越大,停得越快
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素;二力平衡的应用
【点评】
本题结合滑动摩擦力的实验探究与实际应用,考查了实验操作的难点、图像分析能力以及物理原理在生活中的应用,强调了理论联系实际,帮助深化对滑动摩擦力与压力关系的理解。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 第(1)问:当木块做匀速直线运动时,水平方向上拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等,因此通过弹簧测力计的拉力大小就能得到滑动摩擦力的大小,此操作是为了测量滑动摩擦力的大小。
2. 第(2)问:
① 图(a)(b)中接触面粗糙程度相同,压力不同,可得出结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。分析选项时,判断各选项的摩擦改变方式是否符合该结论,进而选出未利用该结论的选项。
② 滑动摩擦力的大小与物体运动速度无关,只要木块做匀速直线运动,拉力就等于滑动摩擦力,因此$v_1$和$v_2$的大小关系不受限制。
【解析】
(1) 当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,水平方向上拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二力大小相等,因此这样操作是为了测量滑动摩擦力的大小。
(2) ① 由图(a)、(b)可知,两次实验接触面粗糙程度相同,物体对接触面的压力不同,得出结论:当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
A选项:汽车在结冰路面缠绕铁链,是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦,未利用上述结论;
B选项:用力压住橡皮擦字,是通过增大压力增大摩擦,利用了上述结论;
C选项:铺滚木移石块,是通过变滑动为滚动减小摩擦,未利用上述结论;
因此选AC。
② 滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关,与物体运动速度无关,只要木块做匀速直线运动,拉力就等于滑动摩擦力,所以$v_1$可以小于、等于或大于$v_2$,故选D。
【答案】
(1) 滑动摩擦力的大小
(2) ① $\boldsymbol{AC}$
② $\boldsymbol{D}$
【知识点】
滑动摩擦力测量、影响滑摩的因素、二力平衡应用
【点评】
本题考查“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验,涵盖实验原理、结论的应用,结合生活实例,体现物理知识在生活中的实际应用,帮助加深对滑动摩擦力相关知识的理解。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,首先需要明确有益摩擦和有害摩擦的定义:有益摩擦是对我们的生产、生活起到积极作用,能帮助我们完成某项任务的摩擦;有害摩擦则会产生不利影响,比如消耗能量、损坏物体、阻碍运动等。接下来我们需要逐一分析每个选项中摩擦的作用,判断其属于有益还是有害摩擦。
【解析】
逐一分析各选项:
A. 自行车刹车皮与轮圈之间的摩擦可使行驶的自行车停下,帮助我们实现刹车制动,属于有益摩擦;
B. 火箭升空时,火箭与空气之间的摩擦会产生大量热量,消耗火箭的能量,甚至可能损坏火箭结构,对火箭升空带来不利影响,属于有害摩擦;
C. 圆珠笔的笔珠与纸面之间的摩擦使圆珠笔能够顺利书写字迹,帮助我们完成书写任务,属于有益摩擦;
D. 手拿物体时,手与物体之间的摩擦能防止物体掉落,方便我们拿取物体,属于有益摩擦。
因此属于有害摩擦的是B选项。
【答案】
B
【知识点】
有益摩擦与有害摩擦的判断
【点评】
本题考查有益摩擦和有害摩擦的区分,解题关键是结合生活实际,明确不同摩擦所起到的作用,判断其对我们是有利还是有弊。
【难度系数】
0.8