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C
B
C
匀速直线
压力大小
砖块
没有使弹簧测力
计水平拉木块
匀速直线
变大
C
【分析】
要解决这道题,需理清以下解题思路:
1. 明确滑动摩擦力的决定因素:滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关,只要这两个因素不变,滑动摩擦力大小就不变;
2. 利用二力平衡求滑动摩擦力:当木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时可通过弹簧测力计的示数得到滑动摩擦力的大小;
3. 分析第4次实验的摩擦力:第4次实验中,木块的运动状态虽不是匀速直线运动,但压力和接触面粗糙程度未改变,因此滑动摩擦力大小与匀速运动时的摩擦力大小相同,结合匀速时的示数即可得出结果。
【解析】
1. 当木块做匀速直线运动时,根据二力平衡条件,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。由实验数据可知,木块匀速运动时弹簧测力计示数为0.8N,因此此时滑动摩擦力为0.8N;
2. 滑动摩擦力的大小仅由压力大小和接触面粗糙程度决定,第4次实验中,木块对接触面的压力、接触面的粗糙程度均未发生变化,所以滑动摩擦力大小保持不变,仍为0.8N。
【答案】
C
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡
【点评】
本题核心考查滑动摩擦力的特点与二力平衡的应用,关键在于理解滑动摩擦力大小与物体运动状态无关,仅由压力和接触面粗糙程度决定,避免错误认为运动状态改变时摩擦力会随之变化。
【难度系数】
0.7
【分析】
要探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需根据控制变量法,控制压力大小、接触面积大小、物体运动状态(匀速直线运动,使拉力等于滑动摩擦力)这些无关变量相同,只改变接触面的粗糙程度这一变量。接下来逐一分析各选项:
1. 分析选项A:铁块与木块体积相同但密度不同,对桌面的压力不同,同时接触面粗糙程度也不同,存在两个变量,无法单独探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,方案不合理;
2. 分析选项B:两个实验中,总压力均为铁块与木块的总重力(压力相同),接触面积相同,物体均做匀速直线运动,唯一不同的是接触面的粗糙程度(分别是铁块与桌面、木块与桌面接触),符合控制变量法的要求,方案合理;
3. 分析选项C:铁块与木块对桌面的压力不同,且接触面粗糙程度不同,存在两个变量,无法探究,方案不合理;
4. 分析选项D:铁块与木块对桌面的压力不同,且木块竖放后接触面积改变,存在多个变量,无法探究,方案不合理。
【解析】
探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需控制压力大小、接触面积大小、物体运动状态(匀速直线运动)相同,仅改变接触面粗糙程度:
选项A:压力不同、接触面粗糙程度不同,变量不唯一,不符合要求;
选项B:压力相同、接触面积相同、运动状态相同,仅接触面粗糙程度不同,符合控制变量法,可探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系;
选项C:压力不同、接触面粗糙程度不同,变量不唯一,不符合要求;
选项D:压力不同、接触面积不同,变量不唯一,不符合要求。
因此合理的方案是B。
【答案】
B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、控制变量法
【点评】
本题考查控制变量法在滑动摩擦力探究实验中的应用,核心是明确实验的自变量和需要控制的无关变量,只有控制无关变量相同,才能准确探究自变量对因变量的影响。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,需结合滑动摩擦力的测量原理、实验操作要求及影响滑动摩擦力的因素,对每个选项逐一分析:
1. 首先明确滑动摩擦力的测量依据是二力平衡,即当木块做匀速直线运动时,拉力与滑动摩擦力大小相等;
2. 分析弹簧测力计调零的正确方向,以及木块放置状态、拉动速度对测量结果的影响,判断各选项的正误。
【解析】
对各选项逐一分析:
A选项:实验中弹簧测力计沿水平方向使用,因此实验前应在水平方向上调零,若在竖直方向调零,水平使用时会因弹簧自身重力产生误差,A错误。
B选项:若木块未放在水平木板上,木块对木板的压力不等于自身重力,且拉力与滑动摩擦力不在同一直线上,无法利用二力平衡准确测量滑动摩擦力的大小,B错误。
C选项:沿水平方向匀速直线拉动弹簧测力计时,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,大小相等,此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小,能准确测量,C正确。
D选项:滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动速度无关。其他条件不变时,不同速度匀速拉动木块,滑动摩擦力大小不变,测力计示数相同,D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑动摩擦力的测量;二力平衡的应用;影响滑动摩擦力的因素
【点评】
本题聚焦探究滑动摩擦力实验的操作细节与原理,核心是考查二力平衡原理在实验中的应用,以及滑动摩擦力影响因素的理解,需准确掌握实验操作规范和相关物理规律,避免对实验细节的错误认知。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先回忆滑动摩擦力的测量原理:根据二力平衡,当木块做水平匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,这样才能通过测力计示数得到滑动摩擦力大小。
接着分析甲、乙两次实验:两次实验中接触面的粗糙程度相同,乙实验中木块上增加了砖块,压力更大,弹簧测力计示数更大,滑动摩擦力更大,由此可判断滑动摩擦力与压力大小有关。
再分析乙、丙两次实验:两次实验中总压力相同(木块和砖块的总重力不变),但接触面不同,丙实验中弹簧测力计示数更大,滑动摩擦力更大,根据压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大,可判断砖块的表面更粗糙。
【解析】
1. 测量滑动摩擦力时,根据二力平衡条件,需要用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动,此时拉力与滑动摩擦力大小相等,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。
2. 对比甲、乙两次实验:接触面粗糙程度相同,乙中木块对木板的压力更大,滑动摩擦力更大,说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
3. 对比乙、丙两次实验:木块和砖块的总压力相同,丙中弹簧测力计示数更大,滑动摩擦力更大,根据“压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大”,可知砖块的表面更粗糙。
【答案】
匀速直线;压力大小;砖块
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素;二力平衡的应用;控制变量法
【点评】
本题考查“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验,核心是控制变量法的应用和二力平衡原理的理解,需要学生明确实验中的变量控制,通过实验现象推导实验结论,是力学实验中的基础题型。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先回忆滑动摩擦力的测量原理:利用二力平衡,只有当弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力成为一对平衡力时,才能通过测力计示数得到摩擦力大小。观察图中操作,弹簧测力计斜拉木块,此时拉力有竖直方向分力,既会改变木块对接触面的压力,也无法让拉力与摩擦力平衡,这是操作错误。纠正后,根据二力平衡,需拉动木块做匀速直线运动,此时拉力与摩擦力大小相等。再根据滑动摩擦力的影响因素:压力大小和接触面粗糙程度,当在木块上加砝码,压力增大,接触面粗糙程度不变,所以滑动摩擦力变大。
【解析】
1. 操作错误分析:图中弹簧测力计未水平拉动木块,此时拉力方向与滑动摩擦力方向不在同一直线上,拉力会产生竖直方向的分力,导致木块对接触面的压力改变,且拉力与滑动摩擦力无法构成平衡力,无法准确测量滑动摩擦力大小,所以操作错误是没有使弹簧测力计水平拉木块。
2. 正确操作:根据二力平衡原理,当拉动弹簧测力计使木块做匀速直线运动时,木块在水平方向上受到的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的大小。
3. 滑动摩擦力的变化:滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,接触面粗糙程度不变时,在木块上再放一个砝码,木块对接触面的压力变大,因此木块运动时受到的滑动摩擦力将变大。
【答案】
没有使弹簧测力计水平拉木块;匀速直线;变大
【知识点】
滑动摩擦力的测量;二力平衡的应用;影响滑动摩擦力的因素
【点评】
本题考查“探究影响滑动摩擦力大小因素”实验的操作要点与原理,重点考查二力平衡在实验中的应用以及滑动摩擦力的影响因素,属于基础实验题,需要学生熟练掌握实验操作规范和相关物理规律。
【难度系数】
0.8
解:物块做匀速直线运动,处于平衡状态,所受拉力与摩擦力是一对平衡力,即$f=F$。
已知$F_{1} < F_{2}$,则$f_{1}=F_{1}$,$f_{2}=F_{2}$,故$f_{1} < f_{2}$。
答案:A