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第3节 摩擦力
1．（2019春•西湖区校级月考）如图分别是加拿大北部寒冷多雪地带（甲）和杭州（乙）常见房屋照片对比，可以明显看到加拿大房屋屋顶结构比较陡。屋面坡度对积雪的影响，当屋面坡度大到某一角度时，积雪就会在产生滑移或滑落，坡度越大滑落的雪越多。据此屋顶屋面变陡时对积雪受力分析正确的是（ ）
A．积雪受力的情况均保持不变
B．积雪受到沿斜面向下的摩擦力变小
C．积雪受到屋面支持力变大
D．积雪受到沿斜面向下的下滑力变大
【答案】:D
【解析】
ABC、屋顶上的积雪受到三个力的作用：竖直向下的重力、垂直于屋顶的支持力、沿屋顶斜向上的摩擦力，积雪不动时，三个力是平衡的；
当屋面坡度大到某一角度时，积雪就会在产生滑移或滑落，坡度越大滑落的雪越多，这表明坡度变化，引起了力的变化；重力大小是不变的，改变的是支持力和摩擦力，坡度越大，支持力越小，则压力越小，摩擦力会减小，故ABC错误；
D、积雪受到沿斜面向下的下滑力是重力、支持力、摩擦力的合力，合力变大，则积雪会下落，故D正确。
故选：D。
2．（2019春•罗湖区校级期中）用10牛的水平压力把重为2牛的黑板擦压在竖直的黑板上，黑板擦处于静止状态若将水平压力增加到20牛，则此时黑板擦所受的摩擦力大小为（ ）
A．2牛 B．10牛 C．8牛 D．20牛
【答案】：A
【解析】黑板擦处于静止状态，即平衡状态，所受的力一定是平衡力。在水平方向上受到压力F和墙壁对它的向左的支持力，这两个力是一对平衡力；黑板擦在竖直方向上受到重力的作用没有掉下来，是由于墙壁给它施加了一个向上的摩擦力。当压力增大时，由于物体仍然静止，所以摩擦力与重力仍是一对平衡力，而重力不变，所以摩擦力也不变，始终等于其重力，即f＝G＝2N。
故选：A。
3．（2019春•崇川区校级期中）如图所示，质量都是60kg的小杰与哥哥进行爬竿比赛，小杰先到达竿顶然后匀速下滑，此时哥哥正在匀速上爬。对于此时他们所受摩擦力f的大小与方向，分析正确的是（ ）
A．f小杰＝600N，竖直向上；f哥哥＝600N，竖直向上
B．f小杰＝600N，竖直向上；f哥哥＝600N，竖直向下
C．f小杰＜600N，竖直向上；f哥哥＞600N，竖直向下
D．f小杰＜600N，竖直向下；f哥哥＞600N，竖直向上
【答案】：A
【解析】小杰与哥哥体重：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N。
因为小杰与哥哥都是匀速上爬或下滑直立的竿，在爬竿过程中，小杰与哥哥受到重力和摩擦力作用，重力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，重力大小是600N，竖直向下，所以摩擦力大小也是600N，方向竖直向上。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
4．（2019•南平模拟）图是日前流行的一种玩具“指尖陀螺”，该玩具中间是轴承，轴承内有滚珠，边上有三个用密度较大的金属制作的飞叶，拨动飞叶后，飞叶可以绕轴承在指尖上长时间转动。下列分析正确的是（ ）
A．轴承内装有滚珠是为了增大摩擦力
B．飞叶转速减小是因为受到的摩擦力增大
C．飞叶用密度大的金属是通过增大质量来增大惯性
D．陀螺对指尖的压力和指尖对陀螺的支持力是一对平衡力
【答案】：C
【解析】
A、轴承内有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，有利于减小摩擦，故A错误；
B、飞叶的转速减小是由于受到摩擦力作用，但摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，飞叶旋转过程中，陀螺对指尖压力、陀螺与指尖之间的接触面的粗糙程度均不变，则摩擦力大小不变，故B错误；
C、体积相同时，密度越大，飞叶的质量越大，惯性越大，故飞叶用密度大的金属是通过增大质量来增大惯性。故C正确；
D、陀螺对指尖的压力和指尖对陀螺的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，是相互作用力，不是平衡力。故D错误。
故选：C。
5．（2019春•罗湖区校级期中）下列实例中，为了增大摩擦的是（ ）
A．在地面上推动书橱前，先将书移出再推
B．移动重物时，在它下面垫上钢管
C．为了防止传送皮带打滑，需要在皮带上打些蜡
D．在气垫船底和水之间形成一层空气垫
【答案】：C
【解析】A、在地面上推动书橱前，先将书移出再推，是在接触面粗糙程度一定时，通过减小压力来减小摩擦力。故A不合题意；
B、移动重物时，在它下面垫上钢管，是用滚动代替滑动来减小摩擦。故B不合题意；
C、为了防止传送皮带打滑，需要在皮带上打些蜡，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C符合题意；
D、在气垫船底和水之间形成一层空气垫，是通过使接触面脱离来减小摩擦力。故D不合题意。
故选：C。
6．（2019春•德江县期中）下列生活实例中，为了增大有益摩擦的是（ ）
A．给赛车轴承添加润滑油
B．移动重物时在它的下面垫上钢管
C．运动鞋底上有花纹
D．自行车方向手柄转动部分安装轴承
【答案】：C
【解析】A、给赛车轴承添加润滑油，是在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，故A不符合题意；
B、移动重物时，在它下面垫上钢管，是变滑动摩擦为滚动摩擦，属于减小摩擦，故B不符合题意；
C、运动鞋底上有花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故C符合题意；
D、自行车方向手柄转动部分安装轴承，是变滑动摩擦为滚动摩擦，属于减小摩擦，故D不符合题意。
故选：C。
7．（2019•常德）某人用50N的力拉小车在水平路上匀速向右行驶，下列说法正确的是（ ）
A．小车受到的阻力小于50N，方向向左
B．小车受到的阻力等于50N，方向向左
C．小车受到的阻力等于50N，方向向右
D．小车受到的阻力大于50N，方向向右
【答案】：B
【解析】人用50N的力拉车匀速向右前进时，处于平衡状态，则水平方向受到的推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以摩擦力的大小为f＝F＝50N，方向向左，故B正确；
故选：B。
8．（2019春•东莞市校级期中）如图所示的四个实例中，目的是为了减小摩擦的是（ ）
A．手上涂防滑粉 B．轴承上装有滚珠
C．轮胎上刻花纹 D．鞋底刻花纹
【答案】：B
【解析】A、手上涂防滑粉，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不合意题；
B、轴承中装有滚珠，是用滚动代替滑动来减小摩擦。故B符合题意；
C、轮胎上刻花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故C不合意题；
D、鞋底刻花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故D不合题意。
故选：B。
9．（2019•长沙二模）如图所示，骑自行车出行郊游，是一种时尚、环保的生活方式。以下说法正确的是（ ）
A．自行车轮胎上的花纹是为了减小摩擦
B．当骑行者在平直路面上匀速前进时，路面受到的压力与自行车受到的支持力是对相互作用力
C．如果自行车在行驶中所受到的力全都消失，那么车会慢慢停下来
D．当骑行者在平直路面上，停下来时，车受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
【答案】：B
【解析】A、自行车轮胎上的花纹是在压力大小一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故A错误；
B、当骑行者在平直路面上匀速前进时，路面受到的压力与自行车受到的支持力大小不等，大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，所以是一对相互作用力。故B正确；
C、如果自行车在行驶中所受到的力全部消失，由牛顿第一定律可知，自行车会保持原来的运动状态，即做匀速直线运动，故C错误；
D、当骑行者在平直路面上，停下来时，车受到的重力与地面对车的支持力大小不等，所以不是一对平衡力。故D错误。
故选：B。
10．（2019秋•滨州月考）如图所示的四个实例中，属于增大摩擦的是（ ）
A．．自行车的刹车装置
B．冰壶表面打磨得光滑
C．轴承之间装滚珠
D．气垫船
【答案】：A
【解析】A、自行车的刹车装置，是在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力；故A符合题意；
B、冰壶表面打磨得光滑，是在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力；故B不合题意；
C、轴承之间装滚珠，是用滚动代替滑动来减小摩擦。故C不合题意；
D、气垫船是通过使接触面脱离来减小摩擦力。故D不合题意。
故选：A。
二．填空题
11．（2019秋•港南区期末）一辆重为2×104N的汽车在平直的马路上做匀速直线运动时，汽车受到的牵引力大小为4×103N，则汽车受到的摩擦力大小为 4×103 N，当加大油门，汽车所受牵引力突然增大时，汽车受到的摩擦力大小 不变 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】：4×103；不变
【解析】
汽车在马路面上水平向右做匀速直线运动，汽车处于平衡状态，由平衡条件得：f＝F＝4×103N；
当加油门时汽车所受牵引力突然增大时，由于接触面的粗糙程度以及车对地面的压力大小都不变；所以车受到的摩擦力大小不变。
故答案为：4×103；不变。
12．（2019秋•港南区期末）学校进行大扫除，如图所示是同学们在用砂纸清除张贴在墙面上扯不掉的“贴纸”。砂纸表面很粗糙，是为了 增大 摩擦。脱离墙面的碎纸最终落向地面是受到 重力 的作用。
【答案】：增大；重力
【解析】摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，砂纸表面很粗糙，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
脱离墙面的碎纸由于受到竖直向下的重力作用，所以最终落回地面。
故答案为：增大；重力。
13．（2019秋•郴州期末）用弹簧测力计拉着重200N的物体在水平桌面上做匀速直线运动，当速度为2m/s时，弹簧测力计的示数为40N．若速度为1m/s时，该物体受到的摩擦力为 40 N；若将拉力增大，当弹簧测力计的示数变为50N时，该物体受到的摩擦力为 40 N。
【答案】：40；40
【解析】（1）物体以2m/s的速度做匀速直线运动时，摩擦力与拉力二力平衡，弹簧测力计示数是40N，所以摩擦力也是40N。
（2）由于影响动摩擦力的因素是压力大小和接触面的粗糙程度，两因素都没变，当速度变化时，摩擦力不变，仍是40N。
（3）当拉力为50N时，物体与桌面的间的压力、接触面材料、接触面的粗糙程度不变，物体受的摩擦力不变，仍为40N。
故答案为：40；40。
三．实验探究题
14．（2019秋•房山区期末）某同学为了测出木块A在水平桌面上运动的过程中所受滑动摩擦力的大小，采用了如图甲所示的实验装置。
（1）他用弹簧测力计水平拉动木块A，应使木块A沿水平桌面做 匀速直线 运动。
（2）弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小的依据是 由于木块A做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，所以f＝F，则弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小 。
（3）如图乙所示，在木块A上叠放木块B，与图甲比较，木块A所受滑动摩擦力会 变大 。（选填“变大”或“变小”）
（4）如图丙所示，在木块A下垫上两个轻质滚轮，与图甲比较，弹簧测力计的示数会 变小 。（选填“变大”或“变小”）
【答案】：（1）匀速直线；
（2）由于木块A做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，所以f＝F，则弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小；
（3）变大；（4）变小
【解析】
（1）用弹簧测力计水平拉动木块A，应使木块A沿水平桌面做匀速直线运动，这样做的目的是便于测出木块所受滑动摩擦力的大小；
（2）木块A在水平方向上受拉力F和滑动摩擦力f，由于木块A做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，所以f＝F，则弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小；
（3）在木块A上叠放木块B，木块A对接触面的压力增大，则木块A所受滑动摩擦力会增大；
（4）在木块A下垫上两个轻质滚轮，将滑动摩擦变为滚动摩擦，摩擦力会减小，拉力也会减小，即弹簧测力计的示数会减小。
故答案为：（1）匀速直线；
（2）由于木块A做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，所以f＝F，则弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小；
（3）变大；（4）变小。
15．（2019秋•鱼台县期末）科学探究的过程一般要经历“提出问题”、“猜想与假设”、“实验和论证”等环节。在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，小华同学提出了三个猜想：
猜想A：滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。
猜想B：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
猜想C：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度有关。
为了验证这三个猜想，小华同学设计了如图所示的实验：
（1）在实验中，为了使摩擦力大小等于测力计示数，小华应该用测力计沿水平方向拉着物体做 运动。
（2）由图 和图 两个实验可知，滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。
（3）由图甲和图丙两个实验可知，滑动摩擦力的大小与 有关。
（4）为了验证猜想C是否正确，小华同学用图甲装置进行了三次实验，实验记录如下：由实验记录可知，猜想C是 错误 （选填“正确”或“错误”）的。
实验次数
木块运动速度（m/s）
测力计示数（N）
1
0.05
0.6
2
0.10
0.6
3
0.15
0.6
【解答】：（1）匀速直线；（2）甲；乙；（3）接触面的粗糙程度；（4）错误。
【解析】（1）在实验中，为了使摩擦力大小等于测力计示数，小华应该用测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动。
（2）要探究滑动摩擦力与压力的关系，应控制接触面的粗糙程度相同而压力不同，由图可知，应比较图甲与图乙的两个实验。
（3）由图甲和图丙两个实验可知，物体间的压力相同而接触面的粗糙程度不同，弹簧测力计的示数不同，物体受到的摩擦力不同，由此可知：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
（4）小华同学用图甲装置进行了三次实验，控制了压力大小和接触面的粗糙程度均相同，由表中实验数据可知，物体速度不同时，弹簧测力计示数相同，物体受到的摩擦力相同，这说明滑动摩擦力与物体的速度无关，猜想C是错误的。
故答案为：（1）匀速直线；（2）甲；乙；（3）接触面的粗糙程度；（4）错误。
四．综合能力题
16．（2019春•南海区期末）如图1所示是“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验，在甲、乙、丙所示图中，测力计水平拉着物块A沿水平方向做匀速直线运动，图中F1＝1.5N，F2＝2.0N，F3＝2.5N。
（1）实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动，根据 二力平衡 的知识可以求出滑动摩擦力的大小。
（2）分析甲、丙两图可得出结论：在接触面所受的压力一定时， 接触面粗糙程度越粗糙 ，滑动摩擦力越大。在乙图中物块B随A一起匀速直线运动时，物块B受到的摩擦力为 0 （选填“0”、“1.0”或“2.0”）N。
（3）大量实验进一步证明：在接触面的粗械程度相同时，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＝μFN（f为滑动摩擦力，μ为动摩擦因数，F为压力）。在图丙中，若A受到的重力为5N，则A与毛巾表面的动摩擦因数μ＝ 0.5 。
（4）小慧在实验时还发现：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F﹣t图象表达，如图2所示，其中0～t1时间内物块处于静止状态，t2后物块处于匀速直线运动状态。分析图象可知：当用F＝2.2N的水平拉力拉静止的物块时，物块受到的摩擦力大小是 2.2 N；若用F＝2.8N的水平拉力拉物块，物块运动时受到的摩擦力大小是 2 N。
【答案】：（1）二力平衡；（2）接触面粗糙程度越粗糙；0；（3）甲、乙；0.5；（4）2.2；2。
【解析】（1）实验中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动，根据二力平衡知识，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数；
（2）分析甲丙两图可得：在压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。在乙图中物块B随A一起匀速运动时，因B相对于A没有相对运动的趋势，故物块B受到的摩擦力为0N；
（3）分析甲、乙两图可得：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
根据f＝μN（f为滑动摩擦力，μ为滑动摩擦力系数，N为压力）。若A的重力为5N，由已知，f3＝2.5N，则A与毛巾表面的滑动摩擦系数：
μ＝＝＝0.5。
（4）由图示图象可知，要使木块由静止开始运动，至少要用2.3N的水平拉力拉木块；
由上知，要拉动木块，需要的最小拉力是2.3N，所以施加2.2N拉力时，物体会静止，水平方向受力平衡，所以摩擦力也是2.2N；
由图象可知，木块匀速直线运动时所受摩擦力为2N，由于摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，与物体所受拉力和运动情况等无关，所以当拉力为2.8N时，摩擦力仍为2N。
故答案为：（1）二力平衡；（2）接触面粗糙程度越粗糙；0；（3）甲、乙；0.5；（4）2.2；2。
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