登录
12. 如图所示,用弹簧测力计拉一个放在水平面上重为50 N的箱子,当弹簧测力计的示数为5 N时,箱子恰好做匀速直线运动,当弹簧测力计的示数增大到8 N时,箱子受到的合力为
3
N。答案
12. 3
解析
【分析】
我们先从匀速直线运动的平衡状态入手思考：首先箱子做匀速直线运动时，水平方向受力平衡，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，由此可以先算出滑动摩擦力的大小。接下来要明确滑动摩擦力的大小只由压力大小和接触面粗糙程度决定，当拉力增大时，这两个影响因素都没有变化，所以滑动摩擦力大小保持不变。最后根据同一直线上反向二力的合成规则，用较大的拉力减去不变的摩擦力，就能得到箱子受到的合力大小。
【解析】
1. 当弹簧测力计示数为5N，箱子恰好做匀速直线运动时，箱子处于平衡状态，水平方向的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，因此滑动摩擦力大小：$f = F_1 = 5\ \mathrm{N}$。
2. 当弹簧测力计示数增大到8N时，箱子对水平面的压力始终等于自身重力50N，大小不变，同时接触面的粗糙程度也没有发生改变，因此滑动摩擦力的大小仍然为5N，方向与拉力方向相反。
3. 同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于两力的大小之差，因此箱子受到的合力：$F_{\mathrm{合}} = F_2 - f = 8\ \mathrm{N} - 5\ \mathrm{N} = 3\ \mathrm{N}$。
【答案】
3
【知识点】
二力平衡条件，滑动摩擦力影响因素，同一直线二力合成
【点评】
本题的易错点是容易错误认为拉力增大后滑动摩擦力也随之变大，解题核心是牢记滑动摩擦力和拉力大小、运动速度无关，只由压力和接触面粗糙程度决定，结合基础的二力平衡、合力计算即可得到正确结果，属于力学常见的基础易错题。
【难度系数】
0.7
我们先从匀速直线运动的平衡状态入手思考：首先箱子做匀速直线运动时，水平方向受力平衡，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，由此可以先算出滑动摩擦力的大小。接下来要明确滑动摩擦力的大小只由压力大小和接触面粗糙程度决定，当拉力增大时，这两个影响因素都没有变化，所以滑动摩擦力大小保持不变。最后根据同一直线上反向二力的合成规则，用较大的拉力减去不变的摩擦力，就能得到箱子受到的合力大小。
【解析】
1. 当弹簧测力计示数为5N，箱子恰好做匀速直线运动时，箱子处于平衡状态，水平方向的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，因此滑动摩擦力大小：$f = F_1 = 5\ \mathrm{N}$。
2. 当弹簧测力计示数增大到8N时，箱子对水平面的压力始终等于自身重力50N，大小不变，同时接触面的粗糙程度也没有发生改变，因此滑动摩擦力的大小仍然为5N，方向与拉力方向相反。
3. 同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于两力的大小之差，因此箱子受到的合力：$F_{\mathrm{合}} = F_2 - f = 8\ \mathrm{N} - 5\ \mathrm{N} = 3\ \mathrm{N}$。
【答案】
3
【知识点】
二力平衡条件，滑动摩擦力影响因素，同一直线二力合成
【点评】
本题的易错点是容易错误认为拉力增大后滑动摩擦力也随之变大，解题核心是牢记滑动摩擦力和拉力大小、运动速度无关，只由压力和接触面粗糙程度决定，结合基础的二力平衡、合力计算即可得到正确结果，属于力学常见的基础易错题。
【难度系数】
0.7
13. 如图所示,放在水平桌面上的木块受到水平推力$F_{1}$、$F_{2}$的作用,$F_{1}=8\ \mathrm{N}$,$F_{2}=3\ \mathrm{N}$,此时木块处于静止状态,木块受到的合力为
0
N;若此时重力突然消失,则木块在水平方向上受到的合力为5
N。答案
13.0 5
解析
【分析】
首先处理第一空：题目明确说明木块初始处于静止状态，静止是典型的平衡状态，处于平衡状态的物体所受的合力必然为0，直接就能得到第一空的结果。接下来分析第二空：先推导初始静止时的水平受力，向右的F₁=8N，向左的F₂=3N，此时木块静止，说明还受到向左的静摩擦力，大小为5N，三个力平衡。当重力突然消失后，木块对桌面的压力也会同步消失，而摩擦力的产生必须依赖接触面之间的挤压压力，因此摩擦力也会随之消失，此时水平方向只剩下F₁和F₂两个反向的力，直接做差就能算出合力大小。
【解析】
1. 木块处于静止状态，属于平衡状态，根据平衡状态的受力规律，平衡状态下物体所受合力为0，因此第一个空的结果为0。
2. 初始静止时，水平方向三力平衡，静摩擦力大小为$f=F_1-F_2=8\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=5\ \mathrm{N}$；重力消失后，木块对桌面的压力为0，摩擦力不再存在，水平方向仅受$F_1$和$F_2$，同一直线反向二力的合力为$F_{\mathrm{合}}=F_1-F_2=8\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=5\ \mathrm{N}$。
【答案】0；5
【知识点】平衡状态合力特点，摩擦力产生条件，二力合成
【点评】本题第一空属于基础考点，难度很低，第二空设置了易错陷阱，很多同学会误以为重力消失后原来的静摩擦力仍然存在，错算合力为0，解题时要牢记摩擦力的产生条件，压力消失后摩擦力也会同步消失，再重新对水平方向受力分析即可得到正确结果。
【难度系数】0.6
首先处理第一空：题目明确说明木块初始处于静止状态，静止是典型的平衡状态，处于平衡状态的物体所受的合力必然为0，直接就能得到第一空的结果。接下来分析第二空：先推导初始静止时的水平受力，向右的F₁=8N，向左的F₂=3N，此时木块静止，说明还受到向左的静摩擦力，大小为5N，三个力平衡。当重力突然消失后，木块对桌面的压力也会同步消失，而摩擦力的产生必须依赖接触面之间的挤压压力，因此摩擦力也会随之消失，此时水平方向只剩下F₁和F₂两个反向的力，直接做差就能算出合力大小。
【解析】
1. 木块处于静止状态，属于平衡状态，根据平衡状态的受力规律，平衡状态下物体所受合力为0，因此第一个空的结果为0。
2. 初始静止时，水平方向三力平衡，静摩擦力大小为$f=F_1-F_2=8\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=5\ \mathrm{N}$；重力消失后，木块对桌面的压力为0，摩擦力不再存在，水平方向仅受$F_1$和$F_2$，同一直线反向二力的合力为$F_{\mathrm{合}}=F_1-F_2=8\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=5\ \mathrm{N}$。
【答案】0；5
【知识点】平衡状态合力特点，摩擦力产生条件，二力合成
【点评】本题第一空属于基础考点，难度很低，第二空设置了易错陷阱，很多同学会误以为重力消失后原来的静摩擦力仍然存在，错算合力为0，解题时要牢记摩擦力的产生条件，压力消失后摩擦力也会同步消失，再重新对水平方向受力分析即可得到正确结果。
【难度系数】0.6
14. 研究同一直线上方向相同的两个力合成的实验如图所示,实验过程中,需要同时用力$F_{1}$、$F_{2}$拉弹簧和单独用力$F$拉弹簧,这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达
相同
(填“不同”或“相同”)的位置,这样做的目的是探究力$F_{1}$和$F_{2}$对弹簧产生的作用效果与力F对弹簧产生的作用效果是否相同
。答案
14.相同 探究力$F_{1}$和$F_{2}$对弹簧产生的
作用效果与力F对弹簧产生的作用效果是否
相同
作用效果与力F对弹簧产生的作用效果是否
相同
解析
【分析】
这是探究同一直线同方向二力合成的实验题，解题核心要抓住本实验的等效替代思想：我们要验证一个力F可以替代两个同方向的力F₁、F₂的共同作用，就必须保证两次拉弹簧时力的作用效果完全一致。要让弹簧的形变效果完全相同，就需要两次把弹簧的下端拉到完全相同的位置，保证弹簧伸长量一致，形变程度完全相同，就能将F₁、F₂的共同作用效果和F单独的作用效果做对比，验证二者是否等效。
【解析】
本实验采用等效替代的物理研究方法：
1. 要让两个力F₁、F₂共同作用的效果，和单个力F单独作用的效果完全等效，两次拉弹簧时必须使弹簧的下端到达相同的位置，保证弹簧的伸长量、形变程度完全一致。
2. 该操作的目的是为了探究两个分力F₁和F₂共同对弹簧产生的作用效果，与单个力F对弹簧产生的作用效果是否相同，从而确认F是否可以等效替代F₁、F₂的共同作用。
【答案】
相同；探究力$F_{1}$和$F_{2}$对弹簧产生的作用效果与力F对弹簧产生的作用效果是否相同
【知识点】
等效替代法；二力合成实验；力的作用效果
【点评】
本题属于二力合成探究实验的基础考点，重点考查对实验设计核心逻辑的理解，部分同学仅靠机械记忆能答对第一空，第二空需要明确等效替代的本质是保证作用效果一致，是力学探究实验中非常典型的基础题型。
【难度系数】
0.8
这是探究同一直线同方向二力合成的实验题，解题核心要抓住本实验的等效替代思想：我们要验证一个力F可以替代两个同方向的力F₁、F₂的共同作用，就必须保证两次拉弹簧时力的作用效果完全一致。要让弹簧的形变效果完全相同，就需要两次把弹簧的下端拉到完全相同的位置，保证弹簧伸长量一致，形变程度完全相同，就能将F₁、F₂的共同作用效果和F单独的作用效果做对比，验证二者是否等效。
【解析】
本实验采用等效替代的物理研究方法：
1. 要让两个力F₁、F₂共同作用的效果，和单个力F单独作用的效果完全等效，两次拉弹簧时必须使弹簧的下端到达相同的位置，保证弹簧的伸长量、形变程度完全一致。
2. 该操作的目的是为了探究两个分力F₁和F₂共同对弹簧产生的作用效果，与单个力F对弹簧产生的作用效果是否相同，从而确认F是否可以等效替代F₁、F₂的共同作用。
【答案】
相同；探究力$F_{1}$和$F_{2}$对弹簧产生的作用效果与力F对弹簧产生的作用效果是否相同
【知识点】
等效替代法；二力合成实验；力的作用效果
【点评】
本题属于二力合成探究实验的基础考点，重点考查对实验设计核心逻辑的理解，部分同学仅靠机械记忆能答对第一空，第二空需要明确等效替代的本质是保证作用效果一致，是力学探究实验中非常典型的基础题型。
【难度系数】
0.8
15. 如图甲所示,方向不变的水平推力$F$将重为5 N的物体压在竖直的粗糙墙面上,墙面足够大。$F$的大小与时间$t$的关系和物体运动速度$v$与时间$t$的关系如图乙、丙所示。
(1)由图像可知,当$t=1\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为$F_{f_{1}}=$
(2)当$t=5\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为$F_{f_{2}}$,则$F_{f_{1}}$与$F_{f_{2}}$的关系是$F_{f_{1}}$
(3)当$t=3\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力
A. 一定是5 N
B. 一定小于5 N
C. 一定大于5 N
D. 一定是2 N
(1)由图像可知,当$t=1\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为$F_{f_{1}}=$
5
N。(2)当$t=5\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为$F_{f_{2}}$,则$F_{f_{1}}$与$F_{f_{2}}$的关系是$F_{f_{1}}$
=
(填“＞”“＜”或“=”)$F_{f_{2}}$。(3)当$t=3\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力
B
(填字母序号)。A. 一定是5 N
B. 一定小于5 N
C. 一定大于5 N
D. 一定是2 N
答案
15.(1)5
(2)=
(3)B
(2)=
(3)B
解析
【分析】
解题时首先要结合v-t图像判断不同时刻物体的运动状态，再根据平衡条件和力与运动的关系分析摩擦力大小：
1. 先看速度-时间图像，t=1s时物体速度为0，处于静止状态，竖直方向受力平衡，静摩擦力和重力大小相等；
2. 4~6s物体做匀速直线运动，属于平衡状态，滑动摩擦力和重力大小相等，由此得到t=5s时的摩擦力大小，再对比t=1s的静摩擦力即可得到二者关系；
3. t=3s时物体速度不断增大，向下做加速运动，说明竖直方向合力向下，由此可判断此时滑动摩擦力和重力的大小关系。
【解析】
(1) 由丙图的v-t图像可知，t=1s时物体速度为0，保持静止，竖直方向上向下的重力和向上的静摩擦力是一对平衡力，二力大小相等，因此$F_{f1}=G=5\ \mathrm{N}$。
(2) 由丙图可知，4~6s内物体的速度保持不变，做匀速直线运动，此时物体竖直方向受力平衡，向上的滑动摩擦力等于向下的重力，即$F_{f2}=G=5\ \mathrm{N}$，因此$F_{f1}=F_{f2}$。
(3) t=3s时，物体的速度不断变大，向下做加速运动，说明此时物体竖直方向的合力向下，即向上的滑动摩擦力小于向下的重力5N，因此此时物体受到的摩擦力一定小于5N，故选B。
【答案】
(1)5 (2)= (3)B
【知识点】
二力平衡条件，滑动摩擦力影响因素，力与运动的关系
【点评】
本题的易错点是混淆静摩擦和滑动摩擦的判断逻辑，不少同学会错误认为加速阶段摩擦力仍等于重力，解题时要注意：静止、匀速直线运动是平衡状态，摩擦力可通过二力平衡判断；滑动摩擦力大小只和接触面粗糙程度、正压力有关，加速运动属于非平衡状态，合力不为零，摩擦力和重力大小不相等。
【难度系数】
0.4
解题时首先要结合v-t图像判断不同时刻物体的运动状态，再根据平衡条件和力与运动的关系分析摩擦力大小：
1. 先看速度-时间图像，t=1s时物体速度为0，处于静止状态，竖直方向受力平衡，静摩擦力和重力大小相等；
2. 4~6s物体做匀速直线运动，属于平衡状态，滑动摩擦力和重力大小相等，由此得到t=5s时的摩擦力大小，再对比t=1s的静摩擦力即可得到二者关系；
3. t=3s时物体速度不断增大，向下做加速运动，说明竖直方向合力向下，由此可判断此时滑动摩擦力和重力的大小关系。
【解析】
(1) 由丙图的v-t图像可知，t=1s时物体速度为0，保持静止，竖直方向上向下的重力和向上的静摩擦力是一对平衡力，二力大小相等，因此$F_{f1}=G=5\ \mathrm{N}$。
(2) 由丙图可知，4~6s内物体的速度保持不变，做匀速直线运动，此时物体竖直方向受力平衡，向上的滑动摩擦力等于向下的重力，即$F_{f2}=G=5\ \mathrm{N}$，因此$F_{f1}=F_{f2}$。
(3) t=3s时，物体的速度不断变大，向下做加速运动，说明此时物体竖直方向的合力向下，即向上的滑动摩擦力小于向下的重力5N，因此此时物体受到的摩擦力一定小于5N，故选B。
【答案】
(1)5 (2)= (3)B
【知识点】
二力平衡条件，滑动摩擦力影响因素，力与运动的关系
【点评】
本题的易错点是混淆静摩擦和滑动摩擦的判断逻辑，不少同学会错误认为加速阶段摩擦力仍等于重力，解题时要注意：静止、匀速直线运动是平衡状态，摩擦力可通过二力平衡判断；滑动摩擦力大小只和接触面粗糙程度、正压力有关，加速运动属于非平衡状态，合力不为零，摩擦力和重力大小不相等。
【难度系数】
0.4
