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高中物理人教版(2019)必修第一册同步练习:3.2摩擦力
一、单选题
1.(2020高一下·沧县期末)如图所示,重为100N的物体在水平面上向右运动,物体与水平面的动摩擦系数为0.2,与此同时物体受到一个水平向右的力F=10N,那么物体受到的合力为( )
A.30N,水平向左 B.30N,水平向右
C.10N,水平向左 D.10N,水平向右
【答案】C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】在水平地面上向右运动,竖直方向受重力、支持力,水平方向受水平向右的推力、水平向左的摩擦力。水平向右的推力F=10N,摩擦力f=μN=20N,所以合力大小为F合=(20-10)N=10N
方向水平向左;
故答案为:C。
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对于滑动摩擦力来说,f=μN,其中μ是动摩擦因数,N是压力。
2.(2020高一下·沧县期末)如果担心手中的瓶子会掉下去,人们总是努力把它握得更紧一些,这样做的目的是:( )
A.减小瓶子的重力
B.增大手对瓶子的摩擦力
C.增大瓶子与手间的滑动摩擦力
D.增大瓶子与手间的最大静摩擦力
【答案】D
【知识点】静摩擦力
【解析】【解答】瓶子在竖直方向受重力和静摩擦力,两者相等,重力不变,所以手对瓶子的静摩擦力不变;为了防止瓶子掉下去,即努力把它握得更紧一些,即通过增大压力来增大最大摩擦力,防止重力大于最大静摩擦力而掉下去,A、B、C不符合题意,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】物体相对于接触面没有发生相对运动,但是具有相对运动趋势,此时物体受到来自地面的静摩擦,与物体的运动趋势相反,静摩擦力的大小不能用公式求解,只能根据物体的运动状态进行受力分析求解。
3.(2020高一上·黄陵期末)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.只要两个物体接触且有相对运动,这两个物体之间就一定有摩擦力
B.摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反
C.摩擦力一定阻碍物体的运动或运动趋势
D.摩擦力一定阻碍物体的相对运动或相对运动趋势
【答案】D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力
【解析】【解答】当两物体之间有挤压,且有相对运动趋势或相对运动时,会产生摩擦力,摩擦力一定会阻碍物体的相对运动或相对运动趋势,与物体的运动方向无关,ABC不符合题意,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】摩擦力的产生需要接触面之间有弹力的产生;摩擦力的方向有时与物体运动方向相同;一定阻碍相对运动或相对运动趋势。
4.(2019高一上·武邑月考)如图所示,质量为 的木块放置在质量为 的长木板上,受到水平向右的拉力 的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为 ,木板与地面间的动摩擦因数为 下列说法中正确的是( )
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是
C.木板受到地面摩擦力的大小一定等于
D.当 时,木板便会开始运动
【答案】A
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】木板受到木块的摩擦力大小为 ,长木板处于静止状态,故受到地面的静摩擦力与受到木块的滑动摩擦力等大反向,大小 ,当 时,则有 ,当 时, ,无论F多大,木块对木板的摩擦力大小始终为 ,小于地面对木板的最大静摩擦力 ,A符合题意.
故答案为:A
【分析】分别对两个物体进行受力分析,利用牛顿第二定律求解物体各自的加速度。
5.(2019高一上·山西月考)如图所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动,则木块所受的摩擦力f随拉力F变化的图象正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】对木块受力分析,受到重力、支持力、拉力和摩擦力;木块静止不动时,拉力和静摩擦力二力平衡,此时静摩擦力随着拉力的增大而增大;木块运动以后,摩擦力突变为滑动摩擦力,滑动摩擦力与正压力成正比,故滑动摩擦力不变,等于μmg;最大静摩擦力略大于滑动摩擦力;
故答案为:D.
【分析】本题关键是对木块受力分析,当静止不动时,根据共点力平衡条件进行分析,滑动后,根据滑动摩擦定律进行判断,同时要注意,最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.
6.(2019高一上·广东月考)如图甲所示, A、 B两个物体叠放在水平面上, B的上下表面均水平, A物体与一拉力传感器相连接,拉力传感器和物体A的细绳保持水平,从t=0时刻起,用一水平向右的力F=kt (k为常数)作用在B的物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、t1、t2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,据此可求( )
A.A,B之间的动摩擦因数μAB
B.B与水平面间的动摩擦因数μ
C.A,B之间的最大静摩擦力
D.B与水平面之间的最大静摩擦力为kt2
【答案】C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】C.0-t1内,A不受水平拉力,说明水平面对B的静摩擦力没有达到最大值,t1-t2内力传感器的示数逐渐增大,说明水平面对B的静摩擦力达到最大值,B对A有向右有静摩擦力,t2时刻后力传感器的示数不变,说明B相对A向右运动,A受到滑动摩擦力,则t2时刻A、B之间的静摩擦力达到最大值,且为 fmax=k(t2-t1)。C符合题意。
B.B对水平面的压力求不出来,因此不能求出B与水平面间的动摩擦因数。B不符合题意。
A.由于B运动后A静止不动,则A、B间有滑动摩擦力,等于k(t2-t1)。由于A的质量不知,则A对B的压力不能求出,所以不能求出A、B之间的动摩擦因数μAB。A不符合题意。
D.由于B运动后A静止不动,则A、B间有滑动摩擦力,等于k(t2-t1),而水平向右的拉力大小为kt2,因此水平面与B之间的滑动摩擦力为kt1。D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对物体A进行受力分析,处于平衡状态,拉力等于摩擦力。
7.(2019高一上·宁阳月考)如图所示,两个方向相反的水平力F1和F2分别作用在物体B、C上,力的大小满足F2=2F1=2F.物体A、B、C均处于静止状态.各接触面与水平地面平行.物体A、C间的摩擦力大小为 ,物体B、C间的摩擦力大小为 ,物体C与地面间的摩擦力大小为 ,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力
【解析】【解答】把ABC看做一个整体,从整体的角度考虑,由于是两个力分别作用在系统上,所以物体C与地面间的摩擦力大小:
隔离物体A进行受力分析,因物体A静止于物体C上,相对于C无相对运动趋势,所以物体A、C间的摩擦力大小 ;隔离物体B进行受力分析,B受到水平向右的拉力F作用而相对于C静止,但有向右的运动趋势,会受到向左的静摩擦力,由二力平衡可知 。ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B.
【分析】物体相对于接触面没有发生相对运动,但是具有相对运动趋势,此时物体受到来自地面的静摩擦,与物体的运动趋势相反,静摩擦力的大小不能用公式求解,只能根据物体的运动状态进行受力分析求解。
8.(2019高一上·吉林月考)如图所示,甲、乙、丙三个物体质量相同,与地面间的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力F.它们受到的摩擦力的大小关系是( )
A.三者相同 B.乙最大
C.丙最大 D.已知条件不够,无法判断
【答案】D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】因为不知道三个物体的运动状态,所以条件不足,无法判断摩擦力大小关系.选项D符合题意。
故答案为:D
【分析】由于不知道物体的运动状态所以不能求解摩擦力的大小。
二、多选题
9.(2020高一下·石家庄期末)如图所示,斜面体固定在水平地面上,一物块静止在斜面上,物块上端连接一轻弹簧,现用沿斜面向上、大小为F=kt的拉力拉轻弹簧的上端,则弹簧的弹力F′、物块受到的摩擦力f随时间变化的图象正确的是( )(时间足够长,斜面足够长,物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
A. B.
C. D.
【答案】A,D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】AB.弹簧的弹力始终等于拉力F,即F′=kt,A符合题意,B不符合题意;
CD.物块开始受到的是静摩擦力,且大小为mgsin α,方向向上,在拉力F增大的过程中,静摩擦力的大小变化满足F+Ff=mgsin α
随着F的增大,静摩擦力先向上均匀减小到零,再向下均匀增大,当增大到等于最大静摩擦力时,再增大拉力,摩擦力变为滑动摩擦力,大小就保持恒定,C不符合题意,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】对物体进行受力分析,在重力、弹力、支持力和摩擦力的作用下,物体处于平衡状态,合力为零,结合拉力方向的变化分析其他力的变化。
10.(2020高一上·昌平期末)物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点,若传送带的皮带轮沿顺时针方向转动起来,使传送带随之运动,如图所示,再把物块放到P点自由滑下则( )
A.物块可能仍落在Q点 B.物块可能会落在Q点的左边
C.物块可能会落在Q点的右边 D.物块一定会落在Q点的右边
【答案】A,C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】物块从斜面滑下来获得一定的速度,当传送带静止时,在水平方向受到与运动方向相反的滑动摩擦力,物块将做匀减速运动,离开传送带时做平抛运动;
当传送带顺时针转动的速度较小时,物体可能一直向前做减速运动,离开传送带时速度与传送带静止时相同,所以物体仍落在Q点;当传送带顺时针转动的速度较大时,物体可能先减速后匀速,离开传送带时的速度大于传送带静止时的速度,所以会落到Q点的右边;当传送带顺时针转动的速度更大时,物体可能先加速后匀速,也可能一直加速,离开传送带时的速度大于传送带静止时的速度,所以会落到Q点的右边。
AC符合题意,BD不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】对物体进行受力分析,判断物体受到的摩擦力的方向,结合米速度大小判断落地点即可。
11.(2019高一上·唐山月考)用图示方法可以测定木块M与长木板N之间的滑动摩擦力的大小。把一个木块M放在长木板N上,长木板N放在粗糙的水平地面上,在恒力F作用下,长木板N以速度υ匀速运动,水平弹簧测力计的示数为T,下列说法正确的是( )
A.木块M受到的滑动摩擦力的大小等于T
B.木块M受到的滑动摩擦力的大小等于F
C.长木板N以3v的速度匀速运动时,木块M受到的摩擦力的大小也等于T
D.若用3F的力作用在长木板上,木块M受到的摩擦力的大小等于3F
【答案】A,C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】AB.稳定时,M保持静止。水平方向受到弹簧的拉力和N对M的滑动摩擦力,由平衡条件得到,木块M受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧的拉力T,A符合题意B不符合题意;
CD.若长木板以3v的速度匀速运动时或者若用3F的力作用在长木板上木板加速运动时,MN间动摩擦因数不变,M对N的压力不变,则木块M受到的滑动摩擦力的大小不变,仍等于T,C符合题意D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对于滑动摩擦力来说,f=μN,其中μ是动摩擦因数,N是压力。
12.(2019高一上·中山月考)如图所示,A为长木板,在水平面上以速度 匀速向右运动,同时物块B在A的上表面以速度 匀速向右运动,且A.B接触面粗糙,下列判断正确的是( )
A.若 ,A,B之间无摩擦力
B.若 ,A受到B所施加的滑动摩擦力向左
C.若 ,B受到A所施加的滑动摩擦力向右
D.若 ,A,B之间无滑动摩擦力
【答案】A,B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】若 ,则A.B相对静止,A.B之间无滑动摩擦力,A符合题意;若 ,则A相对B向右运动,A对B施加向左的滑动摩擦力,B符合题意,D不符合题意;若 ,则B相对A向右运动,B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力,C不符合题意。
故答案为:AB
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对于滑动摩擦力来说,f=μN,其中μ是动摩擦因数,N是压力。
三、解答题
13.(2019高一上·广东月考)木块A、B分别重50N和60N ,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、 B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平向左拉力作用在木块A上,如图所示,求力F作用后木块A、 B所受摩擦力的大小。
【答案】解:弹簧弹力为:F1=kx=400N/m×0.02m=8N
A木块与地面间的最大静摩擦力为:fAm=μGA=0.25×50N=12.5N
B木块与地面间的最大静摩擦力为:fBm=μGB=0.25×60N=15N
用F=1N的水平拉力作用在木块B上,木块B受弹簧向右的弹力为8N,拉力为1N,共9N,小于最大静摩擦力,故静摩擦力为9N,向左。
木块A受到向左的弹力为8N,小于最大静摩擦力,A不动,所以静摩擦力为8N,向右。
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【分析】分别对两个小球进行受力分析,水平方向在弹力、拉力和摩擦力的作用下,两个小球处于平衡状态,合力为零,根据该条件列方程分析求解即可。
四、综合题
14.(2019高一上·莆田月考)有一个质量为m=10kg的物体静止在水平地面上,在水平拉力F1=40N的作用下,沿着水平地面做匀速直线运动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g=10N/kg),则:
(1)物体与地面之间的动摩擦因数为多少?
(2)若物体静止时改用水平拉力 F2=30N 作用于该物体上,则物体受到的摩擦力大小为多少?
(3)若改用水平拉力 F3=60N 作用于该物体上,则物体受到的摩擦力大小为多少?
【答案】(1)解:物体作匀速运动,故
(2)解:改用30N的拉力后,该力小于最大静摩擦力,故物体受到的摩擦力为
(3)解:改用60N拉力后,物体受到滑动摩擦力,由于支持力没变,故
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【分析】(1)物体在地面上做匀速直线运动,利用拉力等于摩擦力,结合摩擦力的表达式可以求出动摩擦因数的大小;
(2)利用拉力大于最大静摩擦力,结合动摩擦力的大小可以求出摩擦力的大小;
(3)利用拉力的大小可以判别物体的运动,进而求出摩擦力的大小。
15.(2018高一上·台州期中)一质量不计的弹簧原长为10 cm,一端固定于质量m=2 kg的物体上,另一端施一水平拉力F.( ,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至14cm时,物体恰好被拉动,弹簧的劲度系数多大?
(2)若将弹簧拉长至11 cm时(物体在滑动过程中),物体所受的摩擦力大小为多少?
(3)物体静止时,若将弹簧拉长至13cm,物体所受到的摩擦力大小为多少?
【答案】(1)解:由题意得,物体与地面间最大静摩擦力
fmax=μN=μmg=0.2×2×10N=4N
物体恰好被拉动,物体所受弹力等于最大静摩擦力:
F1=kx1=fmax
得k=
(2)解:若将弹簧拉长至11cm时(物体在滑动过程中),物体相对地面滑动,受到滑动摩擦力为
f2=μN=μmg=0.2×2×10N=4N
(3)解:弹簧弹力F3=kx3=100×(13﹣10)×10﹣2N=3N<fmax
物体受到静摩擦力,大小为f3=F3=3N
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力
【解析】【分析】(1)利用动摩擦力表达式可以求出最大静摩擦力大小,利用平衡可以求出劲度系数大小;
(2)利用动摩擦力表达式可以求出摩擦力大小;
(3)利用拉力等于静摩擦力可以求出静摩擦力大小。
16.用弹簧测力计测定木块A和木块B之间的动摩擦因数μ,有如图所示的两种装置.
(1)为了能够用弹簧测力计读数表示滑动摩擦力,甲、乙两图中,木块A是否都一定都要做匀速运动
(2)若木块A做匀速运动,甲图中A、B间的摩擦力是否等于拉力Fa
(3)若A、B的重力分别为100 N和150 N,甲图中当A被拉动时(B静止),弹簧测力计的读数为60 N,拉力Fa=110 N,求A、B间的动摩擦因数μ.
【答案】(1)解:求摩擦力也就是看弹簧的读数,甲中B静止,B受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,所以A不一定要匀速运动,而乙图中,A是运动的,要使A受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,A一定要匀速运动
(2)解:设B对A的摩擦力为: ,地面对A的摩擦力为 ,则根据平衡条件: ,故
(3)解:甲图中弹簧测力计读数为60N,即B受到的滑动摩擦力为60N,则知:
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【分析】(1)对于第一种方法只要使物体B静止,A运动即可,第二种方法要使摩擦力等于示数,A物体必须保持匀速运动。
(2)对A物体进行受力分析,物体A处于平衡状态,合外力为零,列方程求解即可。
(3)弹簧测力计的示数即为摩擦力,利用摩擦力除以压力即为动摩擦因数。
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高中物理人教版(2019)必修第一册同步练习:3.2摩擦力
一、单选题
1.(2020高一下·沧县期末)如图所示,重为100N的物体在水平面上向右运动,物体与水平面的动摩擦系数为0.2,与此同时物体受到一个水平向右的力F=10N,那么物体受到的合力为( )
A.30N,水平向左 B.30N,水平向右
C.10N,水平向左 D.10N,水平向右
2.(2020高一下·沧县期末)如果担心手中的瓶子会掉下去,人们总是努力把它握得更紧一些,这样做的目的是:( )
A.减小瓶子的重力
B.增大手对瓶子的摩擦力
C.增大瓶子与手间的滑动摩擦力
D.增大瓶子与手间的最大静摩擦力
3.(2020高一上·黄陵期末)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.只要两个物体接触且有相对运动,这两个物体之间就一定有摩擦力
B.摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反
C.摩擦力一定阻碍物体的运动或运动趋势
D.摩擦力一定阻碍物体的相对运动或相对运动趋势
4.(2019高一上·武邑月考)如图所示,质量为 的木块放置在质量为 的长木板上,受到水平向右的拉力 的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为 ,木板与地面间的动摩擦因数为 下列说法中正确的是( )
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是
C.木板受到地面摩擦力的大小一定等于
D.当 时,木板便会开始运动
5.(2019高一上·山西月考)如图所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动,则木块所受的摩擦力f随拉力F变化的图象正确的是( )
A. B.
C. D.
6.(2019高一上·广东月考)如图甲所示, A、 B两个物体叠放在水平面上, B的上下表面均水平, A物体与一拉力传感器相连接,拉力传感器和物体A的细绳保持水平,从t=0时刻起,用一水平向右的力F=kt (k为常数)作用在B的物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、t1、t2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,据此可求( )
A.A,B之间的动摩擦因数μAB
B.B与水平面间的动摩擦因数μ
C.A,B之间的最大静摩擦力
D.B与水平面之间的最大静摩擦力为kt2
7.(2019高一上·宁阳月考)如图所示,两个方向相反的水平力F1和F2分别作用在物体B、C上,力的大小满足F2=2F1=2F.物体A、B、C均处于静止状态.各接触面与水平地面平行.物体A、C间的摩擦力大小为 ,物体B、C间的摩擦力大小为 ,物体C与地面间的摩擦力大小为 ,则( )
A. B.
C. D.
8.(2019高一上·吉林月考)如图所示,甲、乙、丙三个物体质量相同,与地面间的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力F.它们受到的摩擦力的大小关系是( )
A.三者相同 B.乙最大
C.丙最大 D.已知条件不够,无法判断
二、多选题
9.(2020高一下·石家庄期末)如图所示,斜面体固定在水平地面上,一物块静止在斜面上,物块上端连接一轻弹簧,现用沿斜面向上、大小为F=kt的拉力拉轻弹簧的上端,则弹簧的弹力F′、物块受到的摩擦力f随时间变化的图象正确的是( )(时间足够长,斜面足够长,物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
A. B.
C. D.
10.(2020高一上·昌平期末)物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点,若传送带的皮带轮沿顺时针方向转动起来,使传送带随之运动,如图所示,再把物块放到P点自由滑下则( )
A.物块可能仍落在Q点 B.物块可能会落在Q点的左边
C.物块可能会落在Q点的右边 D.物块一定会落在Q点的右边
11.(2019高一上·唐山月考)用图示方法可以测定木块M与长木板N之间的滑动摩擦力的大小。把一个木块M放在长木板N上,长木板N放在粗糙的水平地面上,在恒力F作用下,长木板N以速度υ匀速运动,水平弹簧测力计的示数为T,下列说法正确的是( )
A.木块M受到的滑动摩擦力的大小等于T
B.木块M受到的滑动摩擦力的大小等于F
C.长木板N以3v的速度匀速运动时,木块M受到的摩擦力的大小也等于T
D.若用3F的力作用在长木板上,木块M受到的摩擦力的大小等于3F
12.(2019高一上·中山月考)如图所示,A为长木板,在水平面上以速度 匀速向右运动,同时物块B在A的上表面以速度 匀速向右运动,且A.B接触面粗糙,下列判断正确的是( )
A.若 ,A,B之间无摩擦力
B.若 ,A受到B所施加的滑动摩擦力向左
C.若 ,B受到A所施加的滑动摩擦力向右
D.若 ,A,B之间无滑动摩擦力
三、解答题
13.(2019高一上·广东月考)木块A、B分别重50N和60N ,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、 B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平向左拉力作用在木块A上,如图所示,求力F作用后木块A、 B所受摩擦力的大小。
四、综合题
14.(2019高一上·莆田月考)有一个质量为m=10kg的物体静止在水平地面上,在水平拉力F1=40N的作用下,沿着水平地面做匀速直线运动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g=10N/kg),则:
(1)物体与地面之间的动摩擦因数为多少?
(2)若物体静止时改用水平拉力 F2=30N 作用于该物体上,则物体受到的摩擦力大小为多少?
(3)若改用水平拉力 F3=60N 作用于该物体上,则物体受到的摩擦力大小为多少?
15.(2018高一上·台州期中)一质量不计的弹簧原长为10 cm,一端固定于质量m=2 kg的物体上,另一端施一水平拉力F.( ,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至14cm时,物体恰好被拉动,弹簧的劲度系数多大?
(2)若将弹簧拉长至11 cm时(物体在滑动过程中),物体所受的摩擦力大小为多少?
(3)物体静止时,若将弹簧拉长至13cm,物体所受到的摩擦力大小为多少?
16.用弹簧测力计测定木块A和木块B之间的动摩擦因数μ,有如图所示的两种装置.
(1)为了能够用弹簧测力计读数表示滑动摩擦力,甲、乙两图中,木块A是否都一定都要做匀速运动
(2)若木块A做匀速运动,甲图中A、B间的摩擦力是否等于拉力Fa
(3)若A、B的重力分别为100 N和150 N,甲图中当A被拉动时(B静止),弹簧测力计的读数为60 N,拉力Fa=110 N,求A、B间的动摩擦因数μ.
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】在水平地面上向右运动,竖直方向受重力、支持力,水平方向受水平向右的推力、水平向左的摩擦力。水平向右的推力F=10N,摩擦力f=μN=20N,所以合力大小为F合=(20-10)N=10N
方向水平向左;
故答案为:C。
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对于滑动摩擦力来说,f=μN,其中μ是动摩擦因数,N是压力。
2.【答案】D
【知识点】静摩擦力
【解析】【解答】瓶子在竖直方向受重力和静摩擦力,两者相等,重力不变,所以手对瓶子的静摩擦力不变;为了防止瓶子掉下去,即努力把它握得更紧一些,即通过增大压力来增大最大摩擦力,防止重力大于最大静摩擦力而掉下去,A、B、C不符合题意,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】物体相对于接触面没有发生相对运动,但是具有相对运动趋势,此时物体受到来自地面的静摩擦,与物体的运动趋势相反,静摩擦力的大小不能用公式求解,只能根据物体的运动状态进行受力分析求解。
3.【答案】D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力
【解析】【解答】当两物体之间有挤压,且有相对运动趋势或相对运动时,会产生摩擦力,摩擦力一定会阻碍物体的相对运动或相对运动趋势,与物体的运动方向无关,ABC不符合题意,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】摩擦力的产生需要接触面之间有弹力的产生;摩擦力的方向有时与物体运动方向相同;一定阻碍相对运动或相对运动趋势。
4.【答案】A
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】木板受到木块的摩擦力大小为 ,长木板处于静止状态,故受到地面的静摩擦力与受到木块的滑动摩擦力等大反向,大小 ,当 时,则有 ,当 时, ,无论F多大,木块对木板的摩擦力大小始终为 ,小于地面对木板的最大静摩擦力 ,A符合题意.
故答案为:A
【分析】分别对两个物体进行受力分析,利用牛顿第二定律求解物体各自的加速度。
5.【答案】D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】对木块受力分析,受到重力、支持力、拉力和摩擦力;木块静止不动时,拉力和静摩擦力二力平衡,此时静摩擦力随着拉力的增大而增大;木块运动以后,摩擦力突变为滑动摩擦力,滑动摩擦力与正压力成正比,故滑动摩擦力不变,等于μmg;最大静摩擦力略大于滑动摩擦力;
故答案为:D.
【分析】本题关键是对木块受力分析,当静止不动时,根据共点力平衡条件进行分析,滑动后,根据滑动摩擦定律进行判断,同时要注意,最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.
6.【答案】C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】C.0-t1内,A不受水平拉力,说明水平面对B的静摩擦力没有达到最大值,t1-t2内力传感器的示数逐渐增大,说明水平面对B的静摩擦力达到最大值,B对A有向右有静摩擦力,t2时刻后力传感器的示数不变,说明B相对A向右运动,A受到滑动摩擦力,则t2时刻A、B之间的静摩擦力达到最大值,且为 fmax=k(t2-t1)。C符合题意。
B.B对水平面的压力求不出来,因此不能求出B与水平面间的动摩擦因数。B不符合题意。
A.由于B运动后A静止不动,则A、B间有滑动摩擦力,等于k(t2-t1)。由于A的质量不知,则A对B的压力不能求出,所以不能求出A、B之间的动摩擦因数μAB。A不符合题意。
D.由于B运动后A静止不动,则A、B间有滑动摩擦力,等于k(t2-t1),而水平向右的拉力大小为kt2,因此水平面与B之间的滑动摩擦力为kt1。D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对物体A进行受力分析,处于平衡状态,拉力等于摩擦力。
7.【答案】B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力
【解析】【解答】把ABC看做一个整体,从整体的角度考虑,由于是两个力分别作用在系统上,所以物体C与地面间的摩擦力大小:
隔离物体A进行受力分析,因物体A静止于物体C上,相对于C无相对运动趋势,所以物体A、C间的摩擦力大小 ;隔离物体B进行受力分析,B受到水平向右的拉力F作用而相对于C静止,但有向右的运动趋势,会受到向左的静摩擦力,由二力平衡可知 。ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B.
【分析】物体相对于接触面没有发生相对运动,但是具有相对运动趋势,此时物体受到来自地面的静摩擦,与物体的运动趋势相反,静摩擦力的大小不能用公式求解,只能根据物体的运动状态进行受力分析求解。
8.【答案】D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】因为不知道三个物体的运动状态,所以条件不足,无法判断摩擦力大小关系.选项D符合题意。
故答案为:D
【分析】由于不知道物体的运动状态所以不能求解摩擦力的大小。
9.【答案】A,D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】AB.弹簧的弹力始终等于拉力F,即F′=kt,A符合题意,B不符合题意;
CD.物块开始受到的是静摩擦力,且大小为mgsin α,方向向上,在拉力F增大的过程中,静摩擦力的大小变化满足F+Ff=mgsin α
随着F的增大,静摩擦力先向上均匀减小到零,再向下均匀增大,当增大到等于最大静摩擦力时,再增大拉力,摩擦力变为滑动摩擦力,大小就保持恒定,C不符合题意,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】对物体进行受力分析,在重力、弹力、支持力和摩擦力的作用下,物体处于平衡状态,合力为零,结合拉力方向的变化分析其他力的变化。
10.【答案】A,C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】物块从斜面滑下来获得一定的速度,当传送带静止时,在水平方向受到与运动方向相反的滑动摩擦力,物块将做匀减速运动,离开传送带时做平抛运动;
当传送带顺时针转动的速度较小时,物体可能一直向前做减速运动,离开传送带时速度与传送带静止时相同,所以物体仍落在Q点;当传送带顺时针转动的速度较大时,物体可能先减速后匀速,离开传送带时的速度大于传送带静止时的速度,所以会落到Q点的右边;当传送带顺时针转动的速度更大时,物体可能先加速后匀速,也可能一直加速,离开传送带时的速度大于传送带静止时的速度,所以会落到Q点的右边。
AC符合题意,BD不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】对物体进行受力分析,判断物体受到的摩擦力的方向,结合米速度大小判断落地点即可。
11.【答案】A,C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】AB.稳定时,M保持静止。水平方向受到弹簧的拉力和N对M的滑动摩擦力,由平衡条件得到,木块M受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧的拉力T,A符合题意B不符合题意;
CD.若长木板以3v的速度匀速运动时或者若用3F的力作用在长木板上木板加速运动时,MN间动摩擦因数不变,M对N的压力不变,则木块M受到的滑动摩擦力的大小不变,仍等于T,C符合题意D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对于滑动摩擦力来说,f=μN,其中μ是动摩擦因数,N是压力。
12.【答案】A,B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】若 ,则A.B相对静止,A.B之间无滑动摩擦力,A符合题意;若 ,则A相对B向右运动,A对B施加向左的滑动摩擦力,B符合题意,D不符合题意;若 ,则B相对A向右运动,B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力,C不符合题意。
故答案为:AB
【分析】物体与地面发生相对运动,物体受到来自地面的滑动摩擦力,方向与物体运动方向相反,对于滑动摩擦力来说,f=μN,其中μ是动摩擦因数,N是压力。
13.【答案】解:弹簧弹力为:F1=kx=400N/m×0.02m=8N
A木块与地面间的最大静摩擦力为:fAm=μGA=0.25×50N=12.5N
B木块与地面间的最大静摩擦力为:fBm=μGB=0.25×60N=15N
用F=1N的水平拉力作用在木块B上,木块B受弹簧向右的弹力为8N,拉力为1N,共9N,小于最大静摩擦力,故静摩擦力为9N,向左。
木块A受到向左的弹力为8N,小于最大静摩擦力,A不动,所以静摩擦力为8N,向右。
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【分析】分别对两个小球进行受力分析,水平方向在弹力、拉力和摩擦力的作用下,两个小球处于平衡状态,合力为零,根据该条件列方程分析求解即可。
14.【答案】(1)解:物体作匀速运动,故
(2)解:改用30N的拉力后,该力小于最大静摩擦力,故物体受到的摩擦力为
(3)解:改用60N拉力后,物体受到滑动摩擦力,由于支持力没变,故
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【分析】(1)物体在地面上做匀速直线运动,利用拉力等于摩擦力,结合摩擦力的表达式可以求出动摩擦因数的大小;
(2)利用拉力大于最大静摩擦力,结合动摩擦力的大小可以求出摩擦力的大小;
(3)利用拉力的大小可以判别物体的运动,进而求出摩擦力的大小。
15.【答案】(1)解:由题意得,物体与地面间最大静摩擦力
fmax=μN=μmg=0.2×2×10N=4N
物体恰好被拉动,物体所受弹力等于最大静摩擦力:
F1=kx1=fmax
得k=
(2)解:若将弹簧拉长至11cm时(物体在滑动过程中),物体相对地面滑动,受到滑动摩擦力为
f2=μN=μmg=0.2×2×10N=4N
(3)解:弹簧弹力F3=kx3=100×(13﹣10)×10﹣2N=3N<fmax
物体受到静摩擦力,大小为f3=F3=3N
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力
【解析】【分析】(1)利用动摩擦力表达式可以求出最大静摩擦力大小,利用平衡可以求出劲度系数大小;
(2)利用动摩擦力表达式可以求出摩擦力大小;
(3)利用拉力等于静摩擦力可以求出静摩擦力大小。
16.【答案】(1)解:求摩擦力也就是看弹簧的读数,甲中B静止,B受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,所以A不一定要匀速运动,而乙图中,A是运动的,要使A受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,A一定要匀速运动
(2)解:设B对A的摩擦力为: ,地面对A的摩擦力为 ,则根据平衡条件: ,故
(3)解:甲图中弹簧测力计读数为60N,即B受到的滑动摩擦力为60N,则知:
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【分析】(1)对于第一种方法只要使物体B静止,A运动即可,第二种方法要使摩擦力等于示数,A物体必须保持匀速运动。
(2)对A物体进行受力分析,物体A处于平衡状态,合外力为零,列方程求解即可。
(3)弹簧测力计的示数即为摩擦力,利用摩擦力除以压力即为动摩擦因数。
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