专题一运动和力探究(原卷版+解析)2

专题一运动和力探究[考点导航]摩擦力⭐⭐牛顿第一定律⭐⭐二力平衡⭐⭐[例题1][摩擦力]如图所示一块正方体的磁铁重2N，在大小为F＝3N的拉力下从A点水平直线运动到E点。已知AB＝BC＝DE＝4m，其中AC段接触面的材料是木，DE段接触面的材料是铁，每经过相同时间，用虚线框记录物体位置，根据图像，下列说法错误的是（）（不考虑磁铁与铁块之间在水平方向上的作用力）A．AB段是在做匀速直线运动，所以摩擦力等于3N B．BC段物体在做加速运动，所以摩擦力小于3N C．DE段由于受到磁力作用磁体对接触面压力变大，所以DE段摩擦力一定比AB段要大 D．BC段要比AB段要光滑[练习1]已知一个物体在另一个物体表面上滑动时，物体所受到的滑动摩擦力与压力成正比，可用公式f＝μN表示，其中μ为接触面之间的动摩擦因数。如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，滑轮到P、Q的两段绳子都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，轻绳与滑轮之间的摩擦不计，在水平向右的拉力F作用下，P向右做匀速运动，若μ＝0.2，m＝1kg，则Q受到的摩擦力fQ＝N；拉力F＝N。[练习2]科学研究表明两个相互接触的物体之间发生相对滑动时，接触面上产生的滑动摩擦力大小与它们之间压力的大小成正比，可用公式表示为fm＝kF压（k指摩擦系数，为小于1的正数，与材质和粗糙程度有关；F压为物体对接触面的压力大小。）当相互接触的两物体的材料均不变时，k的大小不发生改变；当相互接触的两物体的材料改变时，k的大小将改变。现有三种不同的硬质材料做成的长方体物体A（重量20N）、B（重量10N）和C（重量100N），A、C之间的摩擦系数kA＝0.3，B、C之间的摩擦系数kB未知。将A、C如图甲放在水平地面上时，用水平推力F1恰好使A在C的表面上向右做匀速直线运动。将A、B和C如图乙放在水平地面上时，用大小为8N的水平推力F2恰好使A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动。（1）如图甲，水平推力F1的大小为多少？（2）如图乙，B受到摩擦力的大小为多少？（3）如图丙，将物体C竖直固定在水平地面上，用水平压力F3将A、B重叠压在C的表面上且A、B一起向下做匀速直线运动（A、B间不发生相对滑动），则水平压力F3的大小为多少？（4）如图丁所示，有一根材质均匀的圆柱形钢管水平悬空放置，有一个半径比钢管稍大的圆环A套在钢管上，小培同学在圆环的两侧绑有较长的轻绳，并在另外一端用轻棍固定好。使得圆环A在拉力F的作用下能顺畅的沿着水平方向做匀速直线运动。已知圆环A的质量为6kg，圆环与钢管之间的摩擦系数为k4＝0.2，且圆环还受到一个竖直方向的力F4的作用，若F＝10N，则这个竖直方向的力F4的大小为多少牛？（g取10N/kg）[例题2][牛顿第一定律]如图所示，物块放在小车上并随小车一起沿桌面向右做匀速直线运动，当小车遇障碍物而突然停止运动时，车上的物块可能将（）A．立即停止运动 B．向右做匀速直线运动 C．立即向左倒下 D．向右做加速直线运动[练习3]如图所示，跳远运动员在比赛过程中要先助跑，再起跳至最高点，最终落地。在这一过程中，下列说法中正确的是（）A．运动员助跑，主要是为了让自己跳得更高 B．当运动员跳至最高点时，他相对地面是运动的 C．整个运动过程中，运动员做直线运动 D．落地时，运动员到助跑起点的距离为运动员的跳远成绩[练习4]如图所示，A是用绳拴在车厢底部上的氢气球（ρ氢气＜ρ空气），B是用绳挂在车厢顶的金属球，开始时它们和车厢一起向右做匀速直线运动，若汽车突然改变自己的运动状态，某同学根据车厢中两球的情况判断出汽车是在做匀减速运动，则能够正确表示汽车做匀减速运动的情况是（）A． B． C． D．[例题3][二力平衡]如图，无人机下方用细线悬挂一个重物，不考虑空气阻力，则无人机在空中（）A．悬停时，重物受到的重力与它对细线的拉力是一对平衡力 B．竖直上升时，细线对重物的拉力一定大于重物所受的重力 C．竖直下降时，重物所受的重力一定等于细线对重物的拉力 D．悬停时，细线对重物的拉力与重物对细线的拉力是一对相互作用力[练习5]一辆小车在拉力F的作用下沿水平地面匀速向右运动，如图所示，给出了相关受力分析，则下列说法正确的是（）A．拉力F和支持力F支是一对平衡力 B．拉力F和重力G是一对平衡力 C．拉力F和摩擦力f是一对平衡力 D．重力G和支持力F支是一对相互作用力[练习6]如图所示，质量为m的物体放在竖直放置的钢板轨道AB之间，钢板固定不动，物体刚好以速度v向下匀速运动，若要使物体以速度3v沿钢板向上匀速运动，则需要施加的拉力F的大小应该等于（）A．mg B．2mg C．3mg D．6mg[练习7]（多选）将一个石块从水面处释放，石块在下落过程中经过①位置，最终静止在容器底部的②位置如图所示。在①位置所受重力为G，浮力为F1；在②位置所受浮力为F2，所受支持力为N；容器底所受石块的压力为F3。已知ρ石＞ρ水，则下列选项正确的是（）A．F1与G是一对平衡力 B．F1大于F2 C．N与F3是一对相互作用的力 D．F2+N＝G[猜押题专练]一．选择题（共6小题）1．如图所示，正在平直路面上向右匀速行驶的小车中有一轻质弹簧，其右端固定在车厢上，左端连接到木块上，弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是（）A．若弹簧未发生形变，则小车一定在做匀速直线运动 B．若木块突然压缩弹簧，则小车一定在做加速运动 C．若木块受到向左的摩擦力，则小车一定在做加速运动 D．若木块受到向右的摩擦力，则小车一定在做加速运动2．某商场安装的智能化的电动扶梯如图所示。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站在扶梯上时，它会先慢慢加速，再匀速运转，顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程.下列说法正确的是（）A．以扶梯为参照物，顾客是运动的 B．扶梯加速过程中，顾客对扶梯的压力与扶梯对顾客的支持力是一对相互作用力 C．扶梯加速过程中，顾客受到的惯性保持不变 D．扶梯整个运行过程中，顾客始终受摩擦力的作用3．如图所示，与传送带等高的光滑水平台上有一小物块以某一初速度v0滑上粗糙的传送带。若传送带静止时，物块离开传送带后落在地上P点，若传送带逆时针匀速转动时，则物块以同样的初速度v0滑上传送带，并最终落到地面上，物块落在（）A．P点 B．P点或P点的左侧 C．P点的右侧 D．P点或P点的右侧4．如图所示，一木块放在水平面上，上表面固定一轻滑轮（不计滑轮摩擦），轻绳绕过滑轮后，一端固定在右侧墙上，另一端施加力，使木块向右匀速运动。第一种用大小为F1的力竖直向上拉，第二种用大小为F2的力水平向右拉。下列说法正确的是（）A．两种情况摩擦力相同 B．第一种情况摩擦力大 C．F2一定大于F1 D．F2一定大于12F5．用绳系住一个物体后，分别让它在竖直方向上运动，第一次让物体以2m/s的速度匀速上升，此时拉力F1，第二次让物体以1m/s速度匀速下降，此时拉力F2（忽略空气阻力），则（）A．F1＝2F2 B．F1＝F2 C．F1=12F26．某同学将同一小球以相同大小的速度按如图两种方法抛掷小球。甲图是竖直上抛，乙图是以一定的角度斜抛小球。忽略运动过程中所受的空气阻力。下列叙述正确的是（）A．甲图中小球到达的水平高度等于乙图中小球的水平高度 B．甲图中小球到达地面时的速度大于乙图中小球的速度 C．如果乙图中小球到达最高点时突然不受重力，该小球将水平向右匀速直线运动 D．若将小球的质量增大，则小球到达地面时的速度都将比原来的大二．多选题（共2小题）（多选）7．如图所示，一木块立在光滑的水平平板小车上，并随小车一起沿粗糙的水平地面向右做匀速直线运动，当小车突然加速，车上的木块将（）A．也跟着小车加速运动 B．向左平滑出小车，落地后向左倾倒 C．木块未落地时，在小车上做匀速直线运动 D．向左平滑出小车，落地后向右倾倒（多选）8．如图，木块竖立在小车上，随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是（）A．木块没有受到小车的摩擦力 B．木块运动速度越大，惯性也越大 C．木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力 D．当小车受到阻力突然停止运动时，如果木块与小车接触面光滑，木块在离开小车前不会倾倒三．实验探究题（共2小题）9．在学过摩擦力知识后，小明想探究：摩擦力大小是否与压力、重力都有关系？他利用如图所示的装置进行探究。实验步骤如下：①金属盒放在质量不计的白纸上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。②将质量不计的氢气球系在金属盒上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。③再往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数与步骤①中的示数相等，拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。实验相关数据如表：实验序号台式测力计示数F1/N金属盒总重力G/N弹簧测力计示数F2/N①3.63.61.2②2.41.0③3.64.81.2（1）此实验根据原理测出摩擦力的大小。（2）实验步骤②使用氢气球是为了改变（选填“压力”或“重力”）。（3）请你补齐上表中空格处的数据，其值为N。（4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下不是其优点。A．不需要匀速拉动B．测力计示数稳定C．实验更容易操作D．实验原理更合理（5）比较实验步骤（填表中的实验序号）的数据，说明摩擦力大小与重力无关。（6）本实验中弹簧测力计示数的大小还与以下有关。A．拉纸的速度B．纸面粗糙程度C．金属盒与纸的接触面积。10．研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图1所示。（1）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做的目的是；（2）经过实验发现：水平面越光滑，小车受到的阻力，小车前进的距离就越。如果运动的小车不受力的作用，它会。（3）小丽同学通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？她做出了以下猜想，你认为其中准确的是。（图2中的黑点表示小丽同学）四．计算题（共3小题）11．如图所示，一气球与所挂物体的总质量为5m，气球所受浮力始终保持40N不变，气球受到的空气阻力与速度成正比，即f＝kv（k为常数），此时气球以2m/s竖直向下做匀速直线运动；若减少所挂物体，使气球与剩余物体的总质量变为3m，经过一段时间后，气球恰好以2m/s竖直向上做匀速直线运动。（物体所受浮力和空气阻力忽略不计，g＝10N/kg）（1）画出气球与所挂物体以2m/s竖直向下做匀速直线运动时的受力示意图。（2）计算出m的大小。（3）若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，则气球能达到的最大速度是多少？12．某同学用5N的水平力拉着一物块在水平地面上以1m/s的速度做匀速直线运动，如图所示。撤去拉力后，物块减速直至静止用时2s。（1）在减速运动的过程中，物块在水平方向上所受到的力为多少N？（2）为了描述物体运动速度变化的快慢，物理学中引入了加速度的概念，即速度的变化量△v与发生这一变化所用的时间△t的比值，通常用a表示，表示物体速度变化的快慢，即a=△v△t，单位m/s2，撤去拉力后，物块在做减速运动的过程中的加速度是多少m/s（3）牛顿第二定律告诉我们：物体的加速度a的大小跟它所受到的作用力F成正比，跟它的质量m成反比，可表示a=F13．由于流体的粘滞性，使得在流体中运动的物体要受到流体阻力，在一般情况下，半径为R的小球以速度为v运动时，所受的流体阻力的大小可用公式f＝6πηRv表示（η为流体的粘滞系数，已知球的体积公式是V＝4πR3/3）。（1）小球在流体中运动时，速度越大，受到的阻力；（2）密度为ρ、半径为R的小球在密度为ρ0、粘滞系数为η的液体中由静止自由下落时的v﹣t图象如图所示，根据你所学过的相关知识判断：此时的小球受到个力的作用；（3）若小球从足够深的流体中静止自由下落，小球的运动情况为：；（4）根据以上分析请推导出速度vr的数学表达式。五．综合能力题（共2小题）14．阅读短文，回答问题。空气阻力在赛车界中有这么一句话：“谁控制好空气，谁就能赢得比赛！”。这里所说的空气，指的就是空气阻力。物体在流体（气体、液体）中运动时，会受到阻力作用，该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关，速度越大，阻力越大；跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大；跟物体的形状有关，头圆尾尖（这种形状通常叫做流线型）的物体所受阻力较小。雨滴从高空由静止下落，速度会越来越大，所受空气阻力也越来越大，下落过程中受到的空气阻力与雨滴（可看成球形）的横截面积S成正比，与下落速度v的平方成正比，即f＝kSv2（其中k为比例常数）。下落一段距离后，当阻力大到与重力相等时，将以某一速度做匀速直线运动，这个速度通常被称为收尾速度。一般而言，直径为0.5mm的雨滴的收尾速度约为2m/s。（1）关于流体的阻力，下列说法正确的是。A．飞机为了减小阻力，应做成头尖尾圆的形状B．降落伞从空中下落时因横截面积较大，更利于增大空气阻力C．赛车要赢得比赛，应设法增大空气阻力D．海豚等海洋动物能在水中高速前行，是因为它们的横截面积较小，阻力较小（2）某雨滴的收尾速度为5m/s，当该雨滴的速度为4m/s时，其所受到的空气阻力（大于/等于/小于）重力。（3）人造地球卫星一般不需要设计成流线型，这是因为。（4）下列能大致反映雨滴下落速度v、所受到的空气阻力f随时间变化关系的图像为。（5）已知球体的体积公式为V=43πr3（r为半径）。若某次下雨，最大的雨滴直径为2mm，则这次下雨，雨滴最大的落地速度约为15．如图所示，一辆装载钢卷的卡车在3000N的水平牵引力F作用下，以20m/s的速度沿平直的路面向左匀速行驶。已知该卡车受到路面的阻力大小为整辆车总重的0.2倍，（g取10N/kg）求：（1）车受到路面的摩擦阻力f的大小及方向；（2）卡车和钢卷所受的总重G总的大小。（3）当卡车卸掉300kg的钢卷后，要使卡车能以30m/s的速度继续匀速直线行驶，需要的水平牵引力为多大？（4）在运输钢卷时，通常要用钢丝绳将钢卷固定在车身上，这是为什么？专题一运动和力探究[考点导航]摩擦力⭐⭐牛顿第一定律⭐⭐二力平衡⭐⭐[例题1][摩擦力]如图所示一块正方体的磁铁重2N，在大小为F＝3N的拉力下从A点水平直线运动到E点。已知AB＝BC＝DE＝4m，其中AC段接触面的材料是木，DE段接触面的材料是铁，每经过相同时间，用虚线框记录物体位置，根据图像，下列说法错误的是（）（不考虑磁铁与铁块之间在水平方向上的作用力）A．AB段是在做匀速直线运动，所以摩擦力等于3N B．BC段物体在做加速运动，所以摩擦力小于3N C．DE段由于受到磁力作用磁体对接触面压力变大，所以DE段摩擦力一定比AB段要大 D．BC段要比AB段要光滑【解答】解：A、由图知，在AB段，磁铁在相等时间内通过的路程相同，所以磁铁在AB段做匀速直线运动，则磁铁受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，拉力大小是3N，所以磁铁在AB段受到的摩擦力也是3N，故A项说法正确。B、由图知，在BC段，磁铁在相等时间内通过的路程越来越长，所以正方体磁铁在BC段做加速运动，则磁铁受到水平向右的拉力大于摩擦力，拉力大小是3N，所以磁铁在BC段受到的摩擦力小于3N，故B项说法正确。C、由图知，在DE段，磁铁在相等时间内通过的路程逐渐增大，所以磁铁在DE段做加速直线运动，则磁铁受到水平向右的拉力F大于水平向左的摩擦力，比较可知DE段摩擦力比AB段要小，故C项说法错误。D、滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关；由前面解答可知，磁铁在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力；磁铁在AC段对接触面的压力大小相同（都等于磁铁的重力），而磁铁在BC段受到的摩擦力较小，所以可知BC段要比AB段要光滑，故D项说法正确。故选：C。[练习1]已知一个物体在另一个物体表面上滑动时，物体所受到的滑动摩擦力与压力成正比，可用公式f＝μN表示，其中μ为接触面之间的动摩擦因数。如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，滑轮到P、Q的两段绳子都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，轻绳与滑轮之间的摩擦不计，在水平向右的拉力F作用下，P向右做匀速运动，若μ＝0.2，m＝1kg，则Q受到的摩擦力fQ＝2N；拉力F＝8N。【解答】解：（1）物体对水平面的压力等于物体的重力大小，Q物体所受滑动摩擦力的大小f1＝μNQ＝μGQ＝μmg＝0.2×1kg×10N/kg＝2N，方向水平向右。（2）P物体所受地面滑动摩擦力的大小f2＝μNP＝μ（GP+GQ）＝μ×2mg＝0.2×2×1kg×10N/kg＝4N，方向水平向左。设跨过定滑轮的轻绳拉力大小为F′，对于Q物块，由平衡条件得：F′＝f1＝2N，对木块P受力分析，P受到水平向右的拉力F，地面对P向左的摩擦力，Q对P向左的摩擦力，且力的相互作用可知：fP＝f1＝2N，根据力的平衡条件可得：F＝fP+f2+F′＝2N+4N+2N＝8N。故答案为：2；8。[练习2]科学研究表明两个相互接触的物体之间发生相对滑动时，接触面上产生的滑动摩擦力大小与它们之间压力的大小成正比，可用公式表示为fm＝kF压（k指摩擦系数，为小于1的正数，与材质和粗糙程度有关；F压为物体对接触面的压力大小。）当相互接触的两物体的材料均不变时，k的大小不发生改变；当相互接触的两物体的材料改变时，k的大小将改变。现有三种不同的硬质材料做成的长方体物体A（重量20N）、B（重量10N）和C（重量100N），A、C之间的摩擦系数kA＝0.3，B、C之间的摩擦系数kB未知。将A、C如图甲放在水平地面上时，用水平推力F1恰好使A在C的表面上向右做匀速直线运动。将A、B和C如图乙放在水平地面上时，用大小为8N的水平推力F2恰好使A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动。（1）如图甲，水平推力F1的大小为多少？（2）如图乙，B受到摩擦力的大小为多少？（3）如图丙，将物体C竖直固定在水平地面上，用水平压力F3将A、B重叠压在C的表面上且A、B一起向下做匀速直线运动（A、B间不发生相对滑动），则水平压力F3的大小为多少？（4）如图丁所示，有一根材质均匀的圆柱形钢管水平悬空放置，有一个半径比钢管稍大的圆环A套在钢管上，小培同学在圆环的两侧绑有较长的轻绳，并在另外一端用轻棍固定好。使得圆环A在拉力F的作用下能顺畅的沿着水平方向做匀速直线运动。已知圆环A的质量为6kg，圆环与钢管之间的摩擦系数为k4＝0.2，且圆环还受到一个竖直方向的力F4的作用，若F＝10N，则这个竖直方向的力F4的大小为多少牛？（g取10N/kg）【解答】解：（1）如图甲，长方体物体A对C的压力：FA＝GA＝20N，则A受到的滑动摩擦力：fA＝kAFA＝0.3×20N＝6N，A在C的表面上向右做匀速直线运动，处于平衡状态，所以，水平推力为：F1＝fA＝6N；（2）如图乙，A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动，处于平衡状态，则水平推力F2等于A和B受到的滑动摩擦力的合力，且fA仍为6N，故B受到摩擦力：fB＝F2﹣fA＝8N﹣6N＝2N；（3）在乙图中，B、C之间的摩擦系数：kB如图丙，A、B一起向下做匀速直线运动（A、B间不发生相对滑动），处于平衡状态，则AB受到的滑动摩擦力：fAB＝GA+GB＝20N+10N＝30N，水平压力：F3（4）圆环的重力为：G＝mg＝6kg×10N/kg＝60N；①当F4向上时，当圆环对钢管的压力方向向上时为F4﹣G，当圆环对钢管的压力方向向下时为G﹣F4；圆环A在拉力F的作用下能顺畅的沿着水平方向做匀速直线运动，则受力平衡，拉力等于滑动摩擦力，此时：F＝f滑′＝k4F压′＝0.2×（F4﹣G）N＝0.2×（F4﹣60N）＝10N，或0.2×（60N﹣F4）＝10N解得，F4＝110N，或F4＝10N②当F4向下时，圆环对钢管的压力为：F4+G，F＝f滑″＝k4F压″＝0.2×（F4+G）＝0.2×（F4+60N）＝10N；解得，F4＝﹣10N（舍去）；综上所述：F4＝110N，或F4＝10N答：（1）如图甲，水平推力F1的大小为6N；（2）如图乙，B受到摩擦力的大小为2N；（3）如图丙，水平压力F3的大小为150N；（4）竖直方向的力F4的大小为110N，或10N。[例题2][牛顿第一定律]如图所示，物块放在小车上并随小车一起沿桌面向右做匀速直线运动，当小车遇障碍物而突然停止运动时，车上的物块可能将（）A．立即停止运动 B．向右做匀速直线运动 C．立即向左倒下 D．向右做加速直线运动【解答】解：A、车停止前，物块和小车一起沿桌面向右做匀速直线运动，当小车突然停止时，由于惯性物块相对于小车继续向右运动，故A错误；B、如果物块与小车之间十分光滑，不受阻力，那么物块可能向右做匀速直线运动，故B正确；C、如果物块与小车之间阻力较大，那么它的上半部分继续向右运动，而下面由于阻力马上停止运动，因此物块会向右倾倒，故C错误；D、由于物体不受向右的拉力，因此它不会向右加速，故D错误。故选：B。[练习3]如图所示，跳远运动员在比赛过程中要先助跑，再起跳至最高点，最终落地。在这一过程中，下列说法中正确的是（）A．运动员助跑，主要是为了让自己跳得更高 B．当运动员跳至最高点时，他相对地面是运动的 C．整个运动过程中，运动员做直线运动 D．落地时，运动员到助跑起点的距离为运动员的跳远成绩【解答】解：A、跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，目的是为了使自己处于运动状态，跳远时，由于惯性，运动员跳起时具有更大的速度，从而使运动员跳的更远，故A错误。B、当运动员跳至最高点时，运动员在水平方向上有一定的速度，因此相对于地面有位置变化，他相对地面是运动的，故B正确；C、运动员从助跑到起跳做直线运动，从起跳到落地做曲线运动，故C错误；D、落地时，运动员到起跳点的距离为运动员的跳远成绩，故D错误。故选：B。[练习4]如图所示，A是用绳拴在车厢底部上的氢气球（ρ氢气＜ρ空气），B是用绳挂在车厢顶的金属球，开始时它们和车厢一起向右做匀速直线运动，若汽车突然改变自己的运动状态，某同学根据车厢中两球的情况判断出汽车是在做匀减速运动，则能够正确表示汽车做匀减速运动的情况是（）A． B． C． D．【解答】解：开始时金属球、车厢及氢气球有向右做匀速直线运动，具有相同速度。当汽车做匀减速运动时，由于金属球比车厢内同体积的空气质量大，惯性大，运动状态不易改变，所以金属球相对于车厢向右运动，故B球向右偏；同体积空气的质量比氢气球的质量大，惯性大，运动状态不容易改变，所以空气相对车厢向右运动；氢气球由于惯性向前会撞到空气，力的作用相互的，被空气向后推开，相对车厢向左运动，因此A向左偏；综上所述，D正确；ABC错误。故选：D。[例题3][二力平衡]如图，无人机下方用细线悬挂一个重物，不考虑空气阻力，则无人机在空中（）A．悬停时，重物受到的重力与它对细线的拉力是一对平衡力 B．竖直上升时，细线对重物的拉力一定大于重物所受的重力 C．竖直下降时，重物所受的重力一定等于细线对重物的拉力 D．悬停时，细线对重物的拉力与重物对细线的拉力是一对相互作用力【解答】解：A、悬停时，重物受到的重力与它对细线的拉力方向都是竖直向下，所以不是一对平衡力，故A错误；B、不考虑空气阻力，无人机加速上升时，细线对重物的拉力大于重物所受的重力，若匀速上升时，细线对重物的拉力等于重物所受的重力，故B错误；C、不考虑空气阻力，无人机加速下降时，细线对重物的拉力小于重物所受的重力，若匀速下降时，细线对重物的拉力等于重物所受的重力，故C错误；D、悬停时，细线对重物的拉力和重物对细线的拉力是一对作用力与反作用力即相互作用力，故D正确。故选：D。[练习5]一辆小车在拉力F的作用下沿水平地面匀速向右运动，如图所示，给出了相关受力分析，则下列说法正确的是（）A．拉力F和支持力F支是一对平衡力 B．拉力F和重力G是一对平衡力 C．拉力F和摩擦力f是一对平衡力 D．重力G和支持力F支是一对相互作用力【解答】解：因为小车在拉力F作用下沿水平地面匀速运动，所以物体受平衡力作用；A、拉力F方向水平向右，F支的方向竖直向上，二力不在同一直线上，方向垂直，因此二力不是一对平衡力，故A错误；B、拉力F方向水平向右，重力G的方向竖直向下，二力不在同一直线上，方向垂直，因此二力不是一对平衡力，故B错误；C、拉力F和摩擦力f，共同作用在小车上，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上，所以这两个力是一对平衡力，故C正确；D、重力G和F支作用在同一物体上，所以不是一对相互作用力，故D错误。故选：C。[练习6]如图所示，质量为m的物体放在竖直放置的钢板轨道AB之间，钢板固定不动，物体刚好以速度v向下匀速运动，若要使物体以速度3v沿钢板向上匀速运动，则需要施加的拉力F的大小应该等于（）A．mg B．2mg C．3mg D．6mg【解答】解：物体以速度v向下匀速运动时，受到竖直向下的重力G＝mg、竖直向上的摩擦力f，物体处于平衡状态，由平衡条件得：f＝mg；物体以速度3v沿钢板向上匀速运动时，物体受到竖直向下的重力mg，竖直向下的摩擦力f，竖直向上的拉力F，由于物体与钢板间的接触面、物体间的压力不变，物体与钢板间的摩擦力不变，即f＝mg，由平衡条件得：F＝mg+f＝2mg；故选：B。[练习7]（多选）将一个石块从水面处释放，石块在下落过程中经过①位置，最终静止在容器底部的②位置如图所示。在①位置所受重力为G，浮力为F1；在②位置所受浮力为F2，所受支持力为N；容器底所受石块的压力为F3。已知ρ石＞ρ水，则下列选项正确的是（）A．F1与G是一对平衡力 B．F1大于F2 C．N与F3是一对相互作用的力 D．F2+N＝G【解答】解：A、因ρ石＞ρ水，所以石块下沉，最终沉底；在①位置时，石块已经浸没，仍会继续加速下沉，石块所受的重力G大于浮力为F1，F1与G不是一对平衡力，故A错误；B、石块在①位置所受在浮力为F1，②位置所受浮力为F2，由于两个位置石块排开的水的体积相等，根据F浮＝G排＝ρ水gV排可知，两个位置的浮力相等，即F1＝F2，故B错误；C、最终静止在容器底部的②位置时，石块所受支持力N与容器底所受石块的压力F3作用在两个相互接触的物体上，大小相等，方向相反，是一对相互作用力，故C正确；D、最终静止在容器底部的②位置时，石块在水底受到重力、支持力、浮力三个力的作用，处于平衡状态，支持力、浮力之和等于重力，即F2+N＝G，故D正确。故选：CD。

[猜押题专练]一．选择题（共6小题）1．如图所示，正在平直路面上向右匀速行驶的小车中有一轻质弹簧，其右端固定在车厢上，左端连接到木块上，弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是（）A．若弹簧未发生形变，则小车一定在做匀速直线运动 B．若木块突然压缩弹簧，则小车一定在做加速运动 C．若木块受到向左的摩擦力，则小车一定在做加速运动 D．若木块受到向右的摩擦力，则小车一定在做加速运动【解答】解：由题意知，原来小车向右做匀速直线运动，木块、弹簧也随小车一起做匀速直线运动，此时弹簧处于原长状态。A、若小车运动状态虽然改变（即做变速运动），但木块与小车之间只是产生了相对运动的趋势，而并未发生相对运动，此时弹簧不会发生形变，小车却并不是做匀速运动，故A错误；B、若木块突然压缩弹簧，说明小车在突然减速，而木块由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会压缩弹簧，故B错误；C、若木块受到向左的摩擦力，说明木块向右运动或有向右运动的趋势，则这种情况是由于小车突然减速，而木块由于惯性仍保持原来的运动状态，从而造成木块向右运动或有向右运动的趋势，故C错误；D、若木块受到向右的摩擦力，说明木块向左运动或有向左运动的趋势，则这种情况是由于小车突然加速，而木块由于惯性仍保持原来的运动状态，从而造成木块向左运动或有向左运动的趋势，故D正确。故选：D。2．某商场安装的智能化的电动扶梯如图所示。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站在扶梯上时，它会先慢慢加速，再匀速运转，顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程.下列说法正确的是（）A．以扶梯为参照物，顾客是运动的 B．扶梯加速过程中，顾客对扶梯的压力与扶梯对顾客的支持力是一对相互作用力 C．扶梯加速过程中，顾客受到的惯性保持不变 D．扶梯整个运行过程中，顾客始终受摩擦力的作用【解答】解：A、以扶梯为参照物，顾客与扶梯没有相对位置的变化，顾客是静止的，故A错误；B、顾客对扶梯的压力和扶梯对顾客的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故B正确；C、惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误；D、在慢慢加速的过程中，人增加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力；在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，顾客与电梯间的摩擦力等于零，故D错误。故选：B。3．如图所示，与传送带等高的光滑水平台上有一小物块以某一初速度v0滑上粗糙的传送带。若传送带静止时，物块离开传送带后落在地上P点，若传送带逆时针匀速转动时，则物块以同样的初速度v0滑上传送带，并最终落到地面上，物块落在（）A．P点 B．P点或P点的左侧 C．P点的右侧 D．P点或P点的右侧【解答】解：物块离开传送带时的速度越大，物体向前运动距离越大，当水平传送带静止时，物块受到水平向左的滑动摩擦力做匀减速直线运动，若传送带逆时针转动，物块通过传送带时，受到的滑动摩擦力仍水平向左，且大小不变，所以物块在掉落前，物体相当于传送带的速度一直向右，所以物块会落在P点，故A正确。故选：A。4．如图所示，一木块放在水平面上，上表面固定一轻滑轮（不计滑轮摩擦），轻绳绕过滑轮后，一端固定在右侧墙上，另一端施加力，使木块向右匀速运动。第一种用大小为F1的力竖直向上拉，第二种用大小为F2的力水平向右拉。下列说法正确的是（）A．两种情况摩擦力相同 B．第一种情况摩擦力大 C．F2一定大于F1 D．F2一定大于12F【解答】解：始终用大小为F1的力竖直向上拉，木块向右匀速运动，木块受到向右的拉力和向左的摩擦力是一对平衡力，大小相等，故木块受到的摩擦力f1＝F1；若将绳端拉力方向改为水平向右，木块仍能匀速运动，这时拉力大小为F2，则物体受向右的两个F2和向左的摩擦力平衡，大小相等，即2F2＝f2，即F2=12因为影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度，当绳子竖直向上拉时，对物体有竖直向上的拉力，物体对地面的压力小于重力，当改为水平向右拉时，物体对水平面的压力等于重力，即当拉力改为水平方向后，压力增大，木块受到的摩擦力增大，即f2＞f1（即第二种情况摩擦力大），所以F2=12f2＞1故选：D。5．用绳系住一个物体后，分别让它在竖直方向上运动，第一次让物体以2m/s的速度匀速上升，此时拉力F1，第二次让物体以1m/s速度匀速下降，此时拉力F2（忽略空气阻力），则（）A．F1＝2F2 B．F1＝F2 C．F1=12F2【解答】解：当物体以2m/s的速度匀速上升时，处于平衡状态，即拉力和重力仍是一对平衡力，所以拉力F1＝G；当物体以1m/s的速度匀速下降时，处于平衡状态，受力平衡，即拉力和重力仍是一对平衡力，所以拉力F2＝G；因为两个相同的物体的质量相等，所以两个物体的重力也相等，即F1＝F2。故选：B。6．某同学将同一小球以相同大小的速度按如图两种方法抛掷小球。甲图是竖直上抛，乙图是以一定的角度斜抛小球。忽略运动过程中所受的空气阻力。下列叙述正确的是（）A．甲图中小球到达的水平高度等于乙图中小球的水平高度 B．甲图中小球到达地面时的速度大于乙图中小球的速度 C．如果乙图中小球到达最高点时突然不受重力，该小球将水平向右匀速直线运动 D．若将小球的质量增大，则小球到达地面时的速度都将比原来的大【解答】解：A、甲图是竖直上抛，到达最高点时动能为零，原来的机械能全部转化为重力势能，乙图到达最高点时还具有水平向右的速度，重力势能要小于原来的机械能，故甲图小球到达的水平高度大于乙图到达的水平高度，故A错误；B、若不计空气阻力，上升时动能全部转化为重力势能，下降时，重力势能全部转化为动能，故开始时的动能等于最后的动能，因为甲、乙两球质量相同，速度相同，开始时的动能相同，故甲图中小球到达地面时的速度等于乙图中小球的速度，故B错误；C、乙图中小球做斜抛运动，小球出向上运动，还向前运动，到达最高点时仍往前运动，若此时突然不受重力，该小球将沿水平向右方向做匀速直线运动，故C正确；D、若将小球的质量增大，小球开始的动能和结束的动能都与原来相等，速度也相等，与质量无关，故D错误。故选：C。二．多选题（共2小题）（多选）7．如图所示，一木块立在光滑的水平平板小车上，并随小车一起沿粗糙的水平地面向右做匀速直线运动，当小车突然加速，车上的木块将（）A．也跟着小车加速运动 B．向左平滑出小车，落地后向左倾倒 C．木块未落地时，在小车上做匀速直线运动 D．向左平滑出小车，落地后向右倾倒【解答】解：车加速前，木块和小车一起向右做匀速直线运动，即木块和小车具有共同的速度；当小车突然加速时，由于木块在光滑的接触面上，不受摩擦力的作用，木块由于惯性，还要保持原来大小不变的速度向右做匀速直线运动，而小车的速度逐渐变快，所以木块会相对于小车向左水平滑出小车；落地后，由于惯性，木块相对地面运动速度继续向右，下部受到地面摩擦力向左，上部由于惯性继续向右运动，所以木块落地后向右倾倒。综上所述，只有选项CD是正确的。故选：CD。（多选）8．如图，木块竖立在小车上，随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是（）A．木块没有受到小车的摩擦力 B．木块运动速度越大，惯性也越大 C．木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力 D．当小车受到阻力突然停止运动时，如果木块与小车接触面光滑，木块在离开小车前不会倾倒【解答】解：A、由于木块静止在小车上，不具备摩擦力产生的条件，所以它没有受到摩擦力的作用。故A符合题意。B、物体的运动速度不影响惯性，惯性是物体保持原来动状态不变的性质。故B不符合题意。C、一对平衡力必须是大小相等、方向相反，在同一条直线上，作用在同一物体上的。而木块对小车的压力与小车对木块的支持力不是指作用在同一物体上的力。故C不符合题意。D、小车突然停止运动，而木块由于惯性仍然保持原来的运动状态。如果木块与小车接触面光滑，木块不会倾倒，由于木块具有惯性，会向前运动。故符合题意。故选：AD。三．实验探究题（共2小题）9．在学过摩擦力知识后，小明想探究：摩擦力大小是否与压力、重力都有关系？他利用如图所示的装置进行探究。实验步骤如下：①金属盒放在质量不计的白纸上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。②将质量不计的氢气球系在金属盒上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。③再往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数与步骤①中的示数相等，拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。实验相关数据如表：实验序号台式测力计示数F1/N金属盒总重力G/N弹簧测力计示数F2/N①3.63.61.2②2.41.0③3.64.81.2（1）此实验根据二力平衡原理测出摩擦力的大小。（2）实验步骤②使用氢气球是为了改变压力（选填“压力”或“重力”）。（3）请你补齐上表中空格处的数据，其值为3.6N。（4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下D不是其优点。A．不需要匀速拉动B．测力计示数稳定C．实验更容易操作D．实验原理更合理（5）比较实验步骤①③（填表中的实验序号）的数据，说明摩擦力大小与重力无关。（6）本实验中弹簧测力计示数的大小还与以下B有关。A．拉纸的速度B．纸面粗糙程度C．金属盒与纸的接触面积。【解答】解：（1）在实验中拉动白纸运动时，金属盒始终处于静止状态，根据二力平衡条件，金属盒受到的摩擦力与拉力是一对平衡力，所以拉力与摩擦力的大小相等；（2）实验步骤②使用氢气球，由于氢气球向上拉金属盒，所以金属盒对白纸的压力变小，但其本身的重力不变；（3）第二次实验中，氢气球系在金属盒上，保持了总重力不变，而改变了压力大小，来探究摩擦力与压力大小的关系，所以第2次实验，金属盒的总重力仍为3.6N；（4）由于摩擦力大小与物体运动速度无关，所以在实验中，若拉动白纸时，操作比较方便，可以不做匀速直线运动，而金属盒始终处于静止状态，拉力与摩擦力平衡，测力计示数会很稳定便于读数，但无论是抽动白纸还是拉动金属盒做匀速直线运动，都是根据二力平衡条件来测量摩擦力的，故选项D不是其优点；（5）由表中①③实验数据可知，物体的重力不同而摩擦力相等，由此可知，摩擦力与重力无关。（6）摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，本实验中测力计示数的大小还与纸面粗糙程度有关，故选B。故答案为：（1）二力平衡；（2）压力；（3）3.6；（4）D；（5）①③；（6）B。10．研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图1所示。（1）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做的目的是让小车到达水平面具有相同的速度；（2）经过实验发现：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车前进的距离就越远。如果运动的小车不受力的作用，它会做匀速直线运动。（3）小丽同学通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？她做出了以下猜想，你认为其中准确的是A。（图2中的黑点表示小丽同学）【解答】解：（1）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做的目的是让小车到达水平面具有相同的初速度；（2）由表格中数据可知，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车前进的距离就越大，速度减小的越慢；如果运动的小车不受力的作用，阻力为零，速度不在减小，它会做匀速直线运动；（3）当秋千运动到右侧最高点时，此时小球的动能全部转化为重力势能，速度为零，若不受任何外力，将保持静止状态不变，故A正确。故答案为：（1）让小车到达水平面具有相同的速度；（2）越小；远；做匀速直线运动；（3）A。四．计算题（共3小题）11．如图所示，一气球与所挂物体的总质量为5m，气球所受浮力始终保持40N不变，气球受到的空气阻力与速度成正比，即f＝kv（k为常数），此时气球以2m/s竖直向下做匀速直线运动；若减少所挂物体，使气球与剩余物体的总质量变为3m，经过一段时间后，气球恰好以2m/s竖直向上做匀速直线运动。（物体所受浮力和空气阻力忽略不计，g＝10N/kg）（1）画出气球与所挂物体以2m/s竖直向下做匀速直线运动时的受力示意图。（2）计算出m的大小。（3）若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，则气球能达到的最大速度是多少？【解答】解：（1）一气球与所挂物体的总质量为5m，则G总1＝5mg，若减少所挂物体，使气球与剩余物体的总质量变为3m，则G总2＝3mg；此时气球以2m/s竖直向下做匀速直线运动，气球受力分析如图1所示；当气球与剩余物体的总质量变为3m，气球以同样匀速竖直向上时，气球受力分析如图2所示；（2）当气球匀速下降时，气球受力分析如图1所示，则由平衡条件得：F浮+f＝G总1﹣﹣﹣﹣﹣①当气球与剩余物体的总质量变为3m，气球以同样匀速上升时，气球受力分析如图2所示，则由平衡条件得：F浮＝f+G总2﹣﹣﹣﹣﹣﹣②把F浮＝40N，G总1＝5mg，G总2＝3mg，g＝10N/kg，代入①②式，解得：f＝10Nm＝1kg；（3）由f＝kv1得，k=f若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，气球上升，设最终匀速运动，速度最大为v，气球受力分析所图3所示，由平衡条件得：F浮＝f′+G球；则：f′＝F浮﹣G球＝40N﹣1kg×10N/kg＝30N；由f′＝kv得：v=f'答：（1）受力示意图如图1。（2）m的大小为1kg。（3）若去掉所挂的所有物体，气球的质量为m，则气球能达到的最大速度是6m/s。12．某同学用5N的水平力拉着一物块在水平地面上以1m/s的速度做匀速直线运动，如图所示。撤去拉力后，物块减速直至静止用时2s。（1）在减速运动的过程中，物块在水平方向上所受到的力为多少N？（2）为了描述物体运动速度变化的快慢，物理学中引入了加速度的概念，即速度的变化量△v与发生这一变化所用的时间△t的比值，通常用a表示，表示物体速度变化的快慢，即a=△v△t，单位m/s2，撤去拉力后，物块在做减速运动的过程中的加速度是多少m/s（3）牛顿第二定律告诉我们：物体的加速度a的大小跟它所受到的作用力F成正比，跟它的质量m成反比，可表示a=F【解答】解：（1）当物体做匀速直线运动时，F＝f＝5N，撤去拉力后，物块减速运动的过程中，物体所受的摩擦力还是滑动摩擦力，力的大小只与压力、接触面粗糙程度有关，故f＝5N；（2）由题意可得，物块在做减速运动的过程中的加速度是：a=△v△t=（3）由题意，根据牛顿第二定律，a=F则有，m=F答：（1）在减速运动的过程中，物块在水平方向上所受到的力为5N；（2）物块在做减速运动的过程中的加速度是0.5m/s2；（3）该同学所拉物块的质量是10kg。13．由于流体的粘滞性，使得在流体中运动的物体要受到流体阻力，在一般情况下，半径为R的小球以速度为v运动时，所受的流体阻力的大小可用公式f＝6πηRv表示（η为流体的粘滞系数，已知球的体积公式是V＝4πR3/3）。（1）小球在流体中运动时，速度越大，受到的阻力越大；（2）密度为ρ、半径为R的小球在密度为ρ0、粘滞系数为η的液体中由静止自由下落时的v﹣t图象如图所示，根据你所学过的相关知识判断：此时的小球受到3个力的作用；（3）若小球从足够深的流体中静止自由下落，小球的运动情况为：速度开始越来越大，后做匀速运动；（4）根据以上分析请推导出速度vr的数学表达式。【解答】解：（1）由公式f＝6πηRv可以看出，小球所受流体的阻力f与小球的速度v成正比例关系，所以，小球速度越大，所受阻力越大。（2）小球在流体中下落时受重力、浮力和阻力的作用。（3）由图象知小球的运动情况为速度开始越来越大，后做匀速运动。（4）小球受到的重力：G＝mg＝ρVg=43πR3小球所受浮力：F浮＝ρ0Vg=43πR3ρ小球所受流体阻力：f＝6πηRvr。由图象可知，当小球速度达到vr时便匀速下落，处于