5.如图5所示,小明利用无人机下方吊一水桶来模拟直升机取水救火的情境。已知无人机对绳子的拉力为30 N,水和水桶的总质量为3.8 kg,此时无人机沿竖直方向匀速下降,水桶受到的空气阻力为

8
N。若要使无人机竖直匀速上升,则需要从水桶中抽出1.6
kg的水。(假设整个过程中无人机对绳子的拉力和水桶所受空气阻力的大小均不变,g取10 N/kg。)答案
5.8 1.6
6.摩擦在日常生产生活中无处不在。如图6所示,与传送带等高的光滑水平台面上有一物块以速度$v_0$滑上传送带,传送带的接触面粗糙程度均匀,不计空气阻力。当传送带静止时,该物块离开传送带后落在地面A点;当传送带以速度$2v_0$顺时针匀速转动时,该物块将落在“地面A点的左侧”还是“地面A点的右侧”
呢?请叙述理由。
呢?请叙述理由。
答案
6.物块落在地面A点的右侧。当传送带静止时,物块在传送带上运动会受到向左的摩擦力,使物块的速度逐渐减小,此时物块离开传送带后落在地面A点;若传送带以速度$2 v_0$顺时针匀速转动,物块滑上传送带后受到向右的摩擦力,它的速度将增大,滑到传送带右端时,速度大于$v_0$,故物块落在A点的右侧
解析
【分析】
要判断物块的落点,需分两种情况分析物块在传送带上的受力与运动状态:当传送带静止时,物块相对传送带向右运动,受向左的滑动摩擦力做减速运动,离开传送带时速度小于$v_0$,平抛水平位移小,落在A点;当传送带以$2v_0$顺时针转动时,物块初速度$v_0$小于传送带速度,相对传送带向左运动,受向右的滑动摩擦力做加速运动,离开传送带时速度大于$v_0$,平抛水平位移更大,由此可判断落点。
【解析】
1. 传送带静止时:物块滑上传送带后,相对传送带向右运动,受到向左的滑动摩擦力,加速度与运动方向相反,物块做匀减速直线运动,到达传送带右端时速度$v_1 < v_0$;物块离开传送带后做平抛运动,下落高度相同,平抛时间$t$一致,水平位移$x_1 = v_1 t$,对应落在A点。
2. 传送带以速度$2v_0$顺时针匀速转动时:物块初速度$v_0$小于传送带速度,相对传送带向左运动,受到向右的滑动摩擦力,加速度与运动方向相同,物块做匀加速直线运动,到达传送带右端时速度$v_2 > v_0$;此时平抛水平位移$x_2 = v_2 t$,因$v_2 > v_1$,故$x_2 > x_1$,因此物块落在A点的右侧。
【答案】
物块落在地面A点的右侧。
【知识点】
滑动摩擦力、匀变速直线运动、平抛运动
【点评】
本题结合传送带模型考查摩擦力方向判断与运动分析,核心是通过相对运动确定滑动摩擦力方向,进而分析物块的速度变化,结合平抛运动规律判断落点,需掌握传送带问题的分析方法,属于中等难度的运动学综合题。
【难度系数】
0.6
要判断物块的落点,需分两种情况分析物块在传送带上的受力与运动状态:当传送带静止时,物块相对传送带向右运动,受向左的滑动摩擦力做减速运动,离开传送带时速度小于$v_0$,平抛水平位移小,落在A点;当传送带以$2v_0$顺时针转动时,物块初速度$v_0$小于传送带速度,相对传送带向左运动,受向右的滑动摩擦力做加速运动,离开传送带时速度大于$v_0$,平抛水平位移更大,由此可判断落点。
【解析】
1. 传送带静止时:物块滑上传送带后,相对传送带向右运动,受到向左的滑动摩擦力,加速度与运动方向相反,物块做匀减速直线运动,到达传送带右端时速度$v_1 < v_0$;物块离开传送带后做平抛运动,下落高度相同,平抛时间$t$一致,水平位移$x_1 = v_1 t$,对应落在A点。
2. 传送带以速度$2v_0$顺时针匀速转动时:物块初速度$v_0$小于传送带速度,相对传送带向左运动,受到向右的滑动摩擦力,加速度与运动方向相同,物块做匀加速直线运动,到达传送带右端时速度$v_2 > v_0$;此时平抛水平位移$x_2 = v_2 t$,因$v_2 > v_1$,故$x_2 > x_1$,因此物块落在A点的右侧。
【答案】
物块落在地面A点的右侧。
【知识点】
滑动摩擦力、匀变速直线运动、平抛运动
【点评】
本题结合传送带模型考查摩擦力方向判断与运动分析,核心是通过相对运动确定滑动摩擦力方向,进而分析物块的速度变化,结合平抛运动规律判断落点,需掌握传送带问题的分析方法,属于中等难度的运动学综合题。
【难度系数】
0.6
7.小强和小红利用图7甲所示的装置探究二力平衡的条件。他们实验时发现,当分别往左、右两盘放入质量相等的钩码时,木块A处于静止状态;若再往右盘中增加一个钩码后,木块A仍处于静止状态。经过思考,他们用硬纸板B替换了木块A再进行实验,如图7乙所示。

(1)用木块A做实验时,
(2)他们将系于小卡片(卡片所受重力可忽略不计)两端的细线分别跨过左右支架上的定滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向
(3)当小卡片平衡时,他们将小卡片扭转一个角度释放,小卡片
(1)用木块A做实验时,
摩擦力
对实验结果的影响较大。(2)他们将系于小卡片(卡片所受重力可忽略不计)两端的细线分别跨过左右支架上的定滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向
相反
,并通过调整钩码数量
来改变拉力的大小。(3)当小卡片平衡时,他们将小卡片扭转一个角度释放,小卡片
不能
(选填“能”或“不能”)停留在这一位置,此实验说明两个力使物体平衡时,这两个力要作用在同一直线上
。答案
7.(1)摩擦力 (2)相反 钩码数量 (3)不能 同一直线上
解析
【分析】
(1) 用木块A实验时,木块与桌面间存在摩擦力,当两边拉力差较小时,摩擦力会抵消部分拉力差,导致木块仍保持静止,因此摩擦力对实验结果影响较大。
(2) 定滑轮可改变力的方向,使小卡片两端的拉力方向相反;拉力大小等于钩码的重力,通过调整钩码数量可改变拉力的大小。
(3) 将小卡片扭转角度后,两个拉力不在同一直线上,不满足二力平衡的条件,释放后小卡片无法保持静止,会转回原位置,因此说明二力平衡时两个力需作用在同一直线上。
【解析】
(1) 木块A放置在水平桌面上,与桌面间存在摩擦力。当左右两盘钩码质量相等时,木块受到的左右拉力相等,木块静止;往右盘增加一个钩码后,左右拉力存在差值,但摩擦力抵消了该差值,木块仍静止,故摩擦力对实验结果影响大。
(2) 两端细线跨过定滑轮,定滑轮改变力的方向,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反;拉力大小由钩码重力提供,调整钩码数量可改变拉力的大小。
(3) 小卡片平衡时,将其扭转一个角度,此时两个拉力不在同一直线上,释放后小卡片不能停留在该位置,会转动回原位置,此实验说明两个力使物体平衡时,需作用在同一直线上。
【答案】
(1) 摩擦力 (2) 相反;钩码数量 (3) 不能;同一直线上
【知识点】
二力平衡条件;摩擦力
【点评】
本题通过对比木块和硬纸板的实验,探究二力平衡的条件,重点考查实验中摩擦力的影响及二力平衡的关键条件,是初中力学基础实验题,需注意实验设计的细节。
【难度系数】
0.6
(1) 用木块A实验时,木块与桌面间存在摩擦力,当两边拉力差较小时,摩擦力会抵消部分拉力差,导致木块仍保持静止,因此摩擦力对实验结果影响较大。
(2) 定滑轮可改变力的方向,使小卡片两端的拉力方向相反;拉力大小等于钩码的重力,通过调整钩码数量可改变拉力的大小。
(3) 将小卡片扭转角度后,两个拉力不在同一直线上,不满足二力平衡的条件,释放后小卡片无法保持静止,会转回原位置,因此说明二力平衡时两个力需作用在同一直线上。
【解析】
(1) 木块A放置在水平桌面上,与桌面间存在摩擦力。当左右两盘钩码质量相等时,木块受到的左右拉力相等,木块静止;往右盘增加一个钩码后,左右拉力存在差值,但摩擦力抵消了该差值,木块仍静止,故摩擦力对实验结果影响大。
(2) 两端细线跨过定滑轮,定滑轮改变力的方向,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反;拉力大小由钩码重力提供,调整钩码数量可改变拉力的大小。
(3) 小卡片平衡时,将其扭转一个角度,此时两个拉力不在同一直线上,释放后小卡片不能停留在该位置,会转动回原位置,此实验说明两个力使物体平衡时,需作用在同一直线上。
【答案】
(1) 摩擦力 (2) 相反;钩码数量 (3) 不能;同一直线上
【知识点】
二力平衡条件;摩擦力
【点评】
本题通过对比木块和硬纸板的实验,探究二力平衡的条件,重点考查实验中摩擦力的影响及二力平衡的关键条件,是初中力学基础实验题,需注意实验设计的细节。
【难度系数】
0.6
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