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四、综合题(每题8分,共16分)
16.一辆小车,总质量为500 kg,在水平路面上运动的过程中,受到的阻力是车重的0.05倍,g取10 N/kg。
(1)小车静止时,用200 N的水平拉力拉小车,小车受到的阻力为多大?
(2)当水平拉力为多大时,小车恰能做匀速直线运动?
(3)当小车受到的水平拉力达350 N时,小车所受的摩擦力变化吗?此时你认为小车做什么样的运动?
16.一辆小车,总质量为500 kg,在水平路面上运动的过程中,受到的阻力是车重的0.05倍,g取10 N/kg。
(1)小车静止时,用200 N的水平拉力拉小车,小车受到的阻力为多大?
(2)当水平拉力为多大时,小车恰能做匀速直线运动?
(3)当小车受到的水平拉力达350 N时,小车所受的摩擦力变化吗?此时你认为小车做什么样的运动?
答案
16. (1) 200 N
(2) 250 N
(3) 小车受到的摩擦力不变，此时小车做加速运动
(2) 250 N
(3) 小车受到的摩擦力不变，此时小车做加速运动
解析
【分析】
要解决这道题，需明确静摩擦力、滑动摩擦力的判断方法及二力平衡的应用：
1. 小车静止时处于平衡状态，水平方向拉力与静摩擦力平衡，静摩擦力大小等于拉力；
2. 小车匀速直线运动时也处于平衡状态，水平方向拉力与滑动摩擦力平衡，需先计算车重，再根据阻力与车重的关系算出滑动摩擦力；
3. 滑动摩擦力的大小仅与压力和接触面粗糙程度有关，与拉力无关，当拉力大于滑动摩擦力时，小车受力不平衡，做加速运动。
【解析】
先计算小车的重力：
小车总重力 $ G = mg = 500\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 5000\ \mathrm{N} $
滑动摩擦力（车运动时的摩擦力）：$ f_{\mathrm{滑}} = 0.05G = 0.05 × 5000\ \mathrm{N} = 250\ \mathrm{N} $
(1) 小车静止时，水平方向受力平衡，静摩擦力与拉力大小相等，因此小车受到的阻力为 $ 200\ \mathrm{N} $；
(2) 小车做匀速直线运动时，水平方向拉力与滑动摩擦力平衡，所以拉力大小等于滑动摩擦力，即 $ F = f_{\mathrm{滑}} = 250\ \mathrm{N} $；
(3) 滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关，拉力增大时，压力和接触面粗糙程度均不变，因此小车受到的摩擦力不变；此时拉力 $ 350\ \mathrm{N} ＞ 250\ \mathrm{N} $，小车受力不平衡，做加速直线运动。
【答案】
(1) 200 N
(2) 250 N
(3) 小车受到的摩擦力不变，此时小车做加速运动
【知识点】
二力平衡、滑动摩擦力、静摩擦力
【点评】
本题考查静摩擦力、滑动摩擦力的判断及二力平衡的应用，是力学基础题，需明确静摩擦力与滑动摩擦力的区别，掌握滑动摩擦力的影响因素，难度适中，适合考查学生对力学基础知识点的掌握情况。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确静摩擦力、滑动摩擦力的判断方法及二力平衡的应用：
1. 小车静止时处于平衡状态，水平方向拉力与静摩擦力平衡，静摩擦力大小等于拉力；
2. 小车匀速直线运动时也处于平衡状态，水平方向拉力与滑动摩擦力平衡，需先计算车重，再根据阻力与车重的关系算出滑动摩擦力；
3. 滑动摩擦力的大小仅与压力和接触面粗糙程度有关，与拉力无关，当拉力大于滑动摩擦力时，小车受力不平衡，做加速运动。
【解析】
先计算小车的重力：
小车总重力 $ G = mg = 500\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 5000\ \mathrm{N} $
滑动摩擦力（车运动时的摩擦力）：$ f_{\mathrm{滑}} = 0.05G = 0.05 × 5000\ \mathrm{N} = 250\ \mathrm{N} $
(1) 小车静止时，水平方向受力平衡，静摩擦力与拉力大小相等，因此小车受到的阻力为 $ 200\ \mathrm{N} $；
(2) 小车做匀速直线运动时，水平方向拉力与滑动摩擦力平衡，所以拉力大小等于滑动摩擦力，即 $ F = f_{\mathrm{滑}} = 250\ \mathrm{N} $；
(3) 滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关，拉力增大时，压力和接触面粗糙程度均不变，因此小车受到的摩擦力不变；此时拉力 $ 350\ \mathrm{N} ＞ 250\ \mathrm{N} $，小车受力不平衡，做加速直线运动。
【答案】
(1) 200 N
(2) 250 N
(3) 小车受到的摩擦力不变，此时小车做加速运动
【知识点】
二力平衡、滑动摩擦力、静摩擦力
【点评】
本题考查静摩擦力、滑动摩擦力的判断及二力平衡的应用，是力学基础题，需明确静摩擦力与滑动摩擦力的区别，掌握滑动摩擦力的影响因素，难度适中，适合考查学生对力学基础知识点的掌握情况。
【难度系数】
0.6
17. 自行车是人们出行常用的交通工具，结构简单，方便实用。
(1)为了骑行顺畅，自行车有些部位需增大摩擦，有些部位则需减小摩擦，请完成下列表格。
措施 原理
增加脚踏板花纹 通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦
(2)小明在骑行过程中，先后用大小相同的力$F_1$、$F_2$踏脚踏板(如图甲)，$F_1$能使脚踏板运动，而$F_2$却不能，这说明影响力作用效果的因素是
(3)在骑行过沙地时，观察到如图乙所示情境。据此推测后轮受到的摩擦力方向并说明依据。
(1)为了骑行顺畅，自行车有些部位需增大摩擦，有些部位则需减小摩擦，请完成下列表格。
措施 原理
增加脚踏板花纹 通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦
车轮与车轴之间安装滚动轴承
用滚动代替滑动来减小摩擦力(或者给车轴处加润滑油 通过使接触面分离的方法来减小摩擦力)
(2)小明在骑行过程中，先后用大小相同的力$F_1$、$F_2$踏脚踏板(如图甲)，$F_1$能使脚踏板运动，而$F_2$却不能，这说明影响力作用效果的因素是
力的方向
。(3)在骑行过沙地时，观察到如图乙所示情境。据此推测后轮受到的摩擦力方向并说明依据。
答案
17. (1) 车轮与车轴之间安装滚动轴承 用滚动代替滑动来减小摩擦力(或者给车轴处加润滑油 通过使接触面分离的方法来减小摩擦力)
(2) 力的方向
(3) 车行驶过程中，沙子向左运动，这说明沙子受到一个后轮对它向左的摩擦力，力的作用是相互的，所以后轮受到沙子对它向右的摩擦力。
(2) 力的方向
(3) 车行驶过程中，沙子向左运动，这说明沙子受到一个后轮对它向左的摩擦力，力的作用是相互的，所以后轮受到沙子对它向右的摩擦力。
解析
【分析】
本题围绕自行车这一生活实例，考查摩擦力、力的相关知识，需结合物理原理逐一分析问题：
(1) 需回忆减小摩擦的常用方法，结合自行车结构，匹配对应的措施与原理；
(2) 力的作用效果由力的三要素决定，对比F₁、F₂的差异，确定影响作用效果的因素；
(3) 利用力的作用相互性，结合沙子的运动状态推导后轮受到的摩擦力方向。
【解析】
(1) 减小摩擦的方法包括用滚动代替滑动、使接触面分离等。自行车中，车轮与车轴间安装滚动轴承，是通过滚动代替滑动减小摩擦力；也可给车轴加润滑油，通过使接触面分离减小摩擦力，任选其一即可。
(2) 力的作用效果与力的大小、方向、作用点（三要素）有关。F₁与F₂大小相同，作用点相近，仅方向不同，导致作用效果不同，因此影响力作用效果的因素是力的方向。
(3) 骑行时后轮转动，推动沙子向左运动，说明后轮对沙子施加向左的摩擦力；根据力的作用是相互的，沙子会对后轮施加反作用力，方向与后轮对沙子的摩擦力相反，即向右。
【答案】
(1) 示例：车轮与车轴之间安装滚动轴承；用滚动代替滑动来减小摩擦力（或给车轴处加润滑油；通过使接触面分离的方法来减小摩擦力）
(2) 力的方向
(3) 后轮受到的摩擦力方向向右；依据：车行驶过程中，沙子向左运动，说明沙子受到后轮对它向左的摩擦力，根据力的作用是相互的，后轮受到沙子对它向右的摩擦力。
【知识点】
摩擦力、力的三要素、力的作用相互性
【点评】
本题以常见的自行车为载体，将物理知识与生活实际紧密结合，考查摩擦力、力的作用效果等基础知识点，注重培养学生运用物理原理分析生活现象的能力，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕自行车这一生活实例，考查摩擦力、力的相关知识，需结合物理原理逐一分析问题：
(1) 需回忆减小摩擦的常用方法，结合自行车结构，匹配对应的措施与原理；
(2) 力的作用效果由力的三要素决定，对比F₁、F₂的差异，确定影响作用效果的因素；
(3) 利用力的作用相互性，结合沙子的运动状态推导后轮受到的摩擦力方向。
【解析】
(1) 减小摩擦的方法包括用滚动代替滑动、使接触面分离等。自行车中，车轮与车轴间安装滚动轴承，是通过滚动代替滑动减小摩擦力；也可给车轴加润滑油，通过使接触面分离减小摩擦力，任选其一即可。
(2) 力的作用效果与力的大小、方向、作用点（三要素）有关。F₁与F₂大小相同，作用点相近，仅方向不同，导致作用效果不同，因此影响力作用效果的因素是力的方向。
(3) 骑行时后轮转动，推动沙子向左运动，说明后轮对沙子施加向左的摩擦力；根据力的作用是相互的，沙子会对后轮施加反作用力，方向与后轮对沙子的摩擦力相反，即向右。
【答案】
(1) 示例：车轮与车轴之间安装滚动轴承；用滚动代替滑动来减小摩擦力（或给车轴处加润滑油；通过使接触面分离的方法来减小摩擦力）
(2) 力的方向
(3) 后轮受到的摩擦力方向向右；依据：车行驶过程中，沙子向左运动，说明沙子受到后轮对它向左的摩擦力，根据力的作用是相互的，后轮受到沙子对它向右的摩擦力。
【知识点】
摩擦力、力的三要素、力的作用相互性
【点评】
本题以常见的自行车为载体，将物理知识与生活实际紧密结合，考查摩擦力、力的作用效果等基础知识点，注重培养学生运用物理原理分析生活现象的能力，难度适中。
【难度系数】
0.7
