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第三章 相互作用-力
3.2 摩擦力
题组一:摩擦力概念的理解
1.下列关于摩擦力的说法正确的是( )
A.运动的物体所受的摩擦力一定为滑动摩擦力
B.物体做减运动时,一定受到摩擦力
C.由公式Ff= FN可知,滑动摩擦力的大小与正压力成正比,但静摩擦力的大小与正压力无此关系
D.由 =可知,物体间的动摩擦因数与正压力成反比
2.重力、弹力和摩擦力是常见的几种力。关于重力、弹力和摩擦力的下列说法中正确的是( )
A.任何有规则形状的物体,其几何中心必与其重心重合
B.有弹力时,可能同时存在摩擦力;有摩擦力时,一定同时存在弹力
C.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
D.静摩擦力一定比滑动摩擦力大
16.关于关于弹力和摩擦力下,列说法中正确的是( )
A.两个物体间的摩擦力大小总是与它们之间的正压力成正比的
B.静止的物体也可能受到滑动摩擦力
C.弹力产生在相互接触的物体间,不接触的两个物体也可能存在摩擦力
D.两个物体间存在弹力,一定存在摩擦力
题组二:复杂的受力下静摩擦力的计算
1.如图所示,质量为m的木块在质量为M的木板上滑行,木板与地面间的动摩擦因数为1,木块与木板间的动摩擦因数为2,木板一直静止,那么木板所受地面的摩擦力大小为( )
A.1Mg B.2mg C.1(m+M)g D.1Mg+2mg
2.物块处于静止状态,其中=10N,=2N,若撤去F1则物块受到的摩擦力是( )
A.8N,方向向右 B.8N,方向向左
C.2N,方向向右 D.2N,方向向左
3.如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )
A.容器受到的摩擦力不变 B.容器受到的摩擦力逐渐增大
C.容器受到的摩擦力逐渐减小 D.水平力F必须逐渐增大
4.《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,铁夹与球接触面保持竖直,则( )
A.若小球在空中处于静止状态,小球受到的静摩擦力方向竖直向下
B.若小球在空中处于静止状态,小球受到的摩擦力与重力大小相等
C.若小球在空中处于静止状态,增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大
D.若铁夹夹金属小球一起水平移动,小球受到的是滑动摩擦力
题组三:滑动摩擦力的计算
1.如图所示,在水平面上有质量20kg的物体,正在向右运动,运动过程中还受一水平向左,大小为10N的外力F的作用,则物体所受的摩擦力为(已知动摩擦因数为0.1,g取10N/kg)( )
A.10N 向右 B.10N 向左 C.20N 向右 D.20N 向左
2.如图薄长木板质量为m,跟水平桌面的动摩擦因数为,受水平向右的推力F的作用匀速运动,物体从边缘开始,到物体滑离桌边三分之一为止,在此过程中下列说法正确的是( )
A.推力F始终是mg
B.因接触面变小,动摩擦因数μ会变大
C.推力F因物体悬空部分越来越大而变小
D.推力F增大或减小时,摩擦力也增大或减小
3.(多选)如图所示,汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动,车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动。下列判断正确的是( )
A.若v1v2,货物A受到了汽车B所施加的向右的静摩擦力
B.若v1v2,汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力
C.若v1v2,货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力
D.若v1v2,汽车B受到了货物A所施加的向左的滑动摩擦力
题组四:最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系
1.某同学用传感器来探究摩擦力,他将力传感器接入数据采集器,再连接到计算机上。将一质量m=3.75 kg的木块置于水平桌面上,用细绳将木块和传感器连接起来进行数据采集,然后沿水平方向缓慢地拉动传感器,至木块运动一段时间后停止拉动。获得的数据在计算机上显示出如图所示的图像。有关这个实验的几个说法,其中正确的是(g取10 m/s2)( )
A.0~6 s内木块一直受到静摩擦力的作用
B.最大静摩擦力比滑动摩擦力大
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.8
D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11
2.如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,取向右为正方向,重力加速度g=10m/s2,该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是下列图中的( )
A. B. C. D.
题组五:叠加类型下的滑板的摩擦力计算
1.如图所示,质量分别为m、M的A、B两木块叠放在水平地面上,A与B之间的动摩擦因数和B与水平地面间的动摩擦因数均为μ。在水平拉力F的作用下,A和B相对静止一起向右做匀速直线运动,重力加速度为g。则A、B受到的摩擦力大小分别是( )
A.μmg μMg B.μmg μ(m+M)g
C.0 μMg D.0 μ(m+M)g
2.如图所示,质量均为m的木块A和B在质量为2m的长木板C上滑行(AB不会相碰),长木板放在水平地面上一直处于静止状态。若A与C,C与地面之间的动摩擦因数均为μ,木块B下表面光滑,重力加速度为g。则长木板C受到地面的摩擦力大小为( )
A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg
3.(多选)如图所示,质量为2kg的木块P放在质量为4kg的水平长木板上,向左抽动长木板时,木块P始终处于静止状态,此时测力计的指针在4N处。已知木块P与长板之间,长板与地面间动摩擦因数相同,g=10m/s2,由此可知( )
A.木块P受到的摩擦力4N,方向向左
B.长木板受到的摩擦力大小为4N
C.长木板受到的摩擦力大小为12N
D.长板与地面间动摩擦因数为0.2
4.(多选)如图所示,物体A、B和C叠放在水平面上,水平力为Fb=10N,Fc=5N,分别作用于物体B、C上,A、B和C仍保持静止,以下说法正确的是( )
A.B对C的摩擦力方向水平向右
B.C与地面的摩擦力大小为5N
C.B与C之间的摩擦力大小为5N
D.A与B的接触面可能是粗糙的
5.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,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的,已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都为μ=0.4,物块P重为40 N,物块Q重为20 N,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,求:
(1)物块Q所受到的滑动摩擦力的大小和方向;
(2)物块P所受地面的滑动摩擦力的大小和方向;
(3)拉动物块P所需的力F为多大。
题组六:摩擦力的突变
1.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的水平拉力作用在木块B上,如图所示。则在力F作用后( )
A.木块A所受摩擦力大小是8N,方向向右
B.木块A所受摩擦力大小是1N,方向向左
C.木块B所受摩擦力大小是7N,方向向右
D.木块B所受摩擦力大小是15N,方向向左
2.如图所示,一质量的物块放在粗糙水平面上,同时受到、的水平推力作用处于静止状态,物块与水平面的动摩擦系数为。某时刻若仅撤去,则木块( )
A.向左做匀速运动 B.仍处于静止状态
C.受到的摩擦力大小为,方向水平向左 D.受到的摩擦力大小为,方向水平向右
题组七:探究滑动摩擦力的影响因素
1.某同学在做“测定木板与木块间动摩擦因数”的实验时,设计了两种实验方案.
方案一:木板固定,用弹簧测力计拉动木块,如图(a)所示.
方案二:用弹簧测力计钩住木块,用力拉动木板,如图(b)所示.
除了实验必需的弹簧测力计、木块、木板、细线外,该同学还准备了若干重量均为2.00 N的砝码.
(1)上述两种方案中,你认为更合理的是__________,理由是____________。
(2)该同学在木块上加放砝码,改变木块对木板的压力,记录了5组实验数据,如表所示:
实验次数 1 2 3 4 5
砝码/个数 0 1 2 3 4
砝码对木块压力/N 0 2.00 4.00 6.00 8.00
测力计读数/N 1.50 2.00 2.50 2.90 3.50
请根据上述数据在图(c)坐标纸上作出摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图象(以F为横坐标)_______________,图象不过原点的原因是_____________。
第三章 相互作用-力
3.2 摩擦力
[参考答案]
1.C
【详解】
A.运动的物体所受的摩擦力不一定为滑动摩擦力,例如随水平传送带加速运动的物体受静摩擦力作用,A错误;
B.物体做减运动时,不一定受到摩擦力,例如物体向上抛出时,B错误;
C.由公式Ff= FN可知,滑动摩擦力的大小与正压力成正比,但静摩擦力的大小与外力有关,与正压力无此关系,C正确;
D.物体间的动摩擦因数与接触面的材料有关,与正压力无关,D错误。
故选C。
2.B
【详解】
A.任何有规则形状且质量分布均匀的物体,其几何中心必与其重心重合,故A错误;
B.有弹力时,可能同时存在摩擦力;根据摩擦力产生条件可知,有摩擦力时,一定同时存在弹力,故B正确;
C.摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反,也可以与物体的运动方向相同,故C错误;
D.静摩擦力可以在零到最大静摩擦力之间变化,故D错误。
故选B。
题组二:复杂的受力下静摩擦力的计算
1.B
【详解】
木板一直静止,则木板所受地面的摩擦力为静摩擦力,大小等于木块对木板的滑动摩擦力,即
故选B。
2.C
【详解】
在水平方向上共受三个力作用,即、和摩擦力作用,物块处于静止状态.且
=10N
=2N
则最大静摩擦力最小值为8N,当撤去,则物体在下,仍处于静止,所以静摩擦力大小为2N,方向向右,故C正确,ABD错误。
故选C。
当合外力小于最大静摩擦力时,物体处于静止,摩擦力大小等于外力大小;当合外力大于最大静摩擦力时,物体处于滑动,则摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积。
3.B
【详解】
ABC.由题知容器始终保持静止状态,受力平衡,所受的摩擦力等于容器和水的总重力,所以容器受到的摩擦力逐渐增大,AC错误B正确;
D.水平方向上受力平衡,墙面对容器的弹力
若初始时最大静摩擦力大于重力时,力F可能不变,若最大静摩擦力等于重力时F要增大,弹力随之增大, D错误。
故选B。
4.B
【详解】
AB.对小球受力分析可知,小球受重力、两侧铁夹的弹力以及摩擦力作用。根据平衡条件可知,小球在竖直方向上,受到的摩擦力与重力大小相等,方向相反,A错误,B正确;
C.增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力仍等于重力,大小不变,C错误;
D.若水平移动铁兲,由于小球在竖直方向受力始终平衡,且没有相对运动,故小球受到的还是静摩擦力,D错误。
故选B。
题组三:滑动摩擦力的计算
1.D
【详解】
由于物体向右运动,因此物体所受摩擦力的方向水平向左,由滑动摩擦力公式可得
故选D。
2.A
【详解】
由图分析可以知道,当薄长木板在桌面上匀速滑动时,压力不变,接触面的粗糙程度不变,即动摩擦因数不变,只是接触的面积在逐渐减小,但是对桌面的压力不变,而接触面积的大小不影响摩擦力的大小,因此摩擦力是不变的,推力F不变;推力F增大或减小时,摩擦力不变,一直为μmg。
故选A。
3.BD
【详解】
A.若v1v2,货物A与汽车B保持相对静止,两物体之间不存在摩擦力,故A错误;
B.若v1v2,则A相对B向右运动,故B对A施加向左的滑动摩擦力,汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力,故B正确;
CD.若v1>v2,则A相对B向左运动,故B对A施加向右的滑动摩擦力,汽车B受到了货物A所施加的向左的滑动摩擦力,故C错误,D正确。
故选BD。
题组四:最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系
1.B
【详解】
A.在0~2 s内,木块不受外力,此时没有摩擦力,A错误;
B.由题图可知,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大。刚开始木块处于静止状态,木块受拉力和水平桌面对木块的静摩擦力相平衡,当拉力达到4 N时,木块开始发生相对滑动,木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力。由题图可知木块与水平桌面间的最大静摩擦力
Ffm=4 N
而滑动摩擦力
Ff =3 N
B正确;
CD.根据滑动摩擦力公式得
=0.08
C、D错误。
故选B。
2.A
【详解】
开始物体受到水平向左滑动摩擦力
物体速度减为0,外力,所以物体受到水平向右静摩擦力
故A正确,BCD错误。
故选A。
题组五:叠加类型下的滑板的摩擦力计算
1.D
【详解】
由于A和B一起做无相对滑动的匀速运动,所以A和B的速度相同,对A受力分析,受重力与B对A的支持力,A、B间没有摩擦力,若有摩擦力,则A不可能与B相对静止;对A和B整体受力分析,水平方向受向右的拉力F,由二力平衡可知,B必受到地面的水平向左的滑动摩擦力,即
故选D。
2.A
【详解】
因为A在C上滑行,那么A受到的支持力与重力大小相等方向相反,水平方向只受一个滑动摩擦力,根据滑动摩擦力公式
可知
因为B的下表面光滑,所以B对C没有摩擦力,所以C水平方向上受到地面的摩擦力,以及A对C的摩擦力,那么为了保持静止,地面对C的摩擦力与A对C的摩擦力大小相等方向相反,所以也等于,故A正确。
故选A。
3.AD
【详解】
A.木块P受到的摩擦力等于弹簧测力计的拉力4N,方向向左,A正确;
BCD.长木板受到的摩擦力大小为
解得
D正确,BC错误。
故选AD。
4.BD
【详解】
AC.以AB整体为研究对象,根据平衡条件得到:fBC=10N,即C对B的摩擦力方向水平向右,则B对C的摩擦力方向水平向左,大小为10N。选项AC错误;
B.以三个物体整体为研究对象,根据平衡条件得:fC地=Fb -Fc=10N -5N = 5N,地面对C的摩擦力方向水平向右,选项B正确;
D.以A为研究对象,根据平衡条件得到:A对B的静摩擦力大小fAB=0,否则 A水平方向所受的合力不为零,不能保持平衡,但接触面可能光滑也可能粗糙,选项D正确。
故选BD。
5.(1)8 N,方向水平向右;(2)24 N,方向水平向左 (3)40 N
【详解】
(1)物块Q所受到的滑动摩擦力的大小
方向水平向右;
(2)物块P所受地面的滑动摩擦力的大小
方向水平向左;
(3)设跨过定滑轮的轻绳拉力大小为T,对物块Q,由平衡条件得
对物块P受力分析,P水平方向受到向右的拉力F、Q对P向左的摩擦力及地面对P向左的摩擦力,根据平衡条件,有
题组六:探究滑动摩擦力的影响因素
1.A
【详解】
AB.由题意可知A受的最大静摩擦力为
f1 = μmAg = 12.5N
B受的最大静摩擦力为
f2 = μmBg = 15N
由胡克定律可得此时弹簧对物体的推力大小为
T = kx = 8N
当用F = 1N的水平拉力作用在木块B上时,由平衡可知,由于弹簧的弹力不变,故A所受的静摩擦力方向向右,大小为8N,A正确、B错误;
CD.由以上分析可知,此时B仍静止,由于B所受的向右的弹力及推力的合力为9N,故由平衡可知木块B所受摩擦力大小是9N,方向向左,CD错误。
故选A。
2.B
【详解】
开始时物块受到静摩擦力为
f=F1-F2=5N
方向向左,可知物体与地面间的最大静摩擦力不小于5N;若仅撤去,则因F2=5N不大于最大静摩擦力,可知物体静止,受到的摩擦力大小为,方向水平向右。
故选B。
题组七:探究滑动摩擦力的影响因素
1.方案二 木板向左运动的快慢不会引起弹簧测力计的示数发生变化 压力中漏掉了木块的重力
【详解】
(1)[1]方案二更合理:
[2]理由是:图(b)中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,更容易控制拉动的速度,即木板向左运动的快慢不会引起弹簧测力计的示数发生变化,从而使示数更稳定,测量更准确;
(2)[3]采用描点法画出的图象如下:
[4]当砝码对木块的压力时,摩擦力,即压力N中漏掉了木块的重力,所以图象不过原点。
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