第三章 相互作用 弹力和静摩擦力的应用（含解析）

弹力和静摩擦力的应用
(25分钟　50分)
一、选择题(本题共5小题，每题5分，共25分)
1．下列情景中，物体M所受摩擦力f的示意图正确的是(　　)
2．(多选)如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧秤读数为2 N，滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到0.1 kg时，将会出现的情况是(g取10 N/kg)(　　)
A.弹簧秤的读数将变小
B．A仍静止不动
C．A对桌面的摩擦力变小
D．A所受的摩擦力方向向左
3．如图所示，一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5，在弹性限度内当挂上80 N重物时指针正对刻度45，若要指针正对刻度20，应挂重物是(　　)
A．40 N B．30 N
C．20 N D．35.6 N
4．如图所示是一支旅行用的牙膏，该牙膏的外壳是由铝薄皮做的，根据你的观察和生活经验，下列说法正确的是(　　)
A．该牙膏皮被挤压后发生的形变为弹性形变
B．牙膏被挤出来是因为牙膏受到手的作用力
C．牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦
D．挤牙膏时手对牙膏皮的作用力大于牙膏皮对手的作用力
5．(2021·合肥高一检测)如图甲所示，用水平力F将质量为m的物块压在竖直墙壁上静止不动，物块与墙面间的动摩擦因数为μ。若力F随时间t变化的规律如图乙所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列关于物块受到墙的摩擦力Ff随时间t变化规律的说法正确的是(　　)
A.摩擦力Ff大小可能逐渐减小直到变为零
B．摩擦力Ff大小可能始终保持不变
C．摩擦力Ff大小可能先保持不变，然后再逐渐减小直到变为零
D．摩擦力Ff大小可能先保持不变，然后突然减小，最后再逐渐减小直到变为零
二、计算题(本题共2小题，共25分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
6．(12分)如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B、A与地面的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数。
7．(13分)如图所示，一重为20 N的物体放在水平地面上，在一大小为F＝8 N的水平向右拉力作用下，向右匀速运动。求：
(1)物体所受的摩擦力的大小和方向。
(2)物体与地面间的动摩擦因数μ。
(3)若突然将外力F的方向改为水平向左，大小变为16 N，求此时物体所受摩擦力大小和方向。
参考答案：
一、选择题(本题共5小题，每题5分，共25分)
1．下列情景中，物体M所受摩擦力f的示意图正确的是(　　)
【解析】选B。物体静止，受力平衡，没有相对运动趋势，故没有摩擦力，故A项错误。汽车有向下运动的趋势，摩擦力与重力沿斜坡的分力平衡，故汽车受沿斜坡向上的摩擦力，故B项正确。物体做自由落体运动，竖直方向只受重力，没有摩擦力，故C项错误。瓶子有向下运动的趋势，故摩擦力方向向上，故D项错误。
2．(多选)如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧秤读数为2 N，滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到0.1 kg时，将会出现的情况是(g取10 N/kg)(　　)
A.弹簧秤的读数将变小
B．A仍静止不动
C．A对桌面的摩擦力变小
D．A所受的摩擦力方向向左
【解析】选B、C。由平衡状态可知木块A所受的最大静摩擦力至少为4 N，方向向左，若使总质量减少到0.1 kg，此时砝码向右的拉力为1 N，摩擦力方向向右，大小为1 N，所以B、C对，A、D错。
3．如图所示，一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5，在弹性限度内当挂上80 N重物时指针正对刻度45，若要指针正对刻度20，应挂重物是(　　)
A．40 N B．30 N
C．20 N D．35.6 N
【解析】选B。由胡克定律可知，80 N能使弹簧伸长40个刻度，伸长一个刻度对应的拉力是2 N，若要指针正对刻度20，需要弹簧伸长15个刻度，此时的弹力应为30 N，B正确。
4．如图所示是一支旅行用的牙膏，该牙膏的外壳是由铝薄皮做的，根据你的观察和生活经验，下列说法正确的是(　　)
A．该牙膏皮被挤压后发生的形变为弹性形变
B．牙膏被挤出来是因为牙膏受到手的作用力
C．牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦
D．挤牙膏时手对牙膏皮的作用力大于牙膏皮对手的作用力
【解析】选C。该牙膏被挤压后发生形变，因没有恢复原状，则为非弹性形变，故A错误；牙膏受到牙膏皮的作用力，发生形变，从而将牙膏挤出来，故B错误；牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦，故C正确；挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力属于作用力与反作用力，大小总相等，故D错误。
5．(2021·合肥高一检测)如图甲所示，用水平力F将质量为m的物块压在竖直墙壁上静止不动，物块与墙面间的动摩擦因数为μ。若力F随时间t变化的规律如图乙所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列关于物块受到墙的摩擦力Ff随时间t变化规律的说法正确的是(　　)
A.摩擦力Ff大小可能逐渐减小直到变为零
B．摩擦力Ff大小可能始终保持不变
C．摩擦力Ff大小可能先保持不变，然后再逐渐减小直到变为零
D．摩擦力Ff大小可能先保持不变，然后突然减小，最后再逐渐减小直到变为零
【解析】选A、C。乙图中，假设t＝0时刻，水平力为F0，若μF0＝G，则从F开始减小的时候，物块开始下滑，受到滑动摩擦力，大小为Ff＝μF，所以可能会逐渐减小直到为零，故A正确；当F＝0时，物块与墙面之间没有弹力，则摩擦力一定为零，所以说摩擦力大小不可能始终保持不变，故B错误；若μF0>G，当F开始减小的时候，物块静止不动，摩擦力等于物块重力mg，直到当μF＝G时，物块开始下滑，摩擦力开始逐渐减小直到为零，故C正确；因为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，所以摩擦力不会突变，故D错误。
二、计算题(本题共2小题，共25分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
6．(12分)如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B、A与地面的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数。
【解析】以A物体为研究对象，其受力情况如图所示：
则物体B对其压力
FN2＝GB＝20 N
地面对A的支持力
FN1＝GA＋GB＝40 N＋20 N＝60 N
因此A受B的滑动摩擦力
Ff2＝μFN2
A受地面的摩擦力：
Ff1＝μFN1
又由题意得：
F＝Ff1＋Ff2＝32 N
代入数据即可得到：
μ＝0.4。
答案：0.4
7．(13分)如图所示，一重为20 N的物体放在水平地面上，在一大小为F＝8 N的水平向右拉力作用下，向右匀速运动。求：
(1)物体所受的摩擦力的大小和方向。
(2)物体与地面间的动摩擦因数μ。
(3)若突然将外力F的方向改为水平向左，大小变为16 N，求此时物体所受摩擦力大小和方向。
【解析】(1)根据二力平衡，
物体所受摩擦力f＝F＝8 N，
方向与拉力方向相反，即水平向左。
(2)动摩擦因数μ＝＝＝0.4。
(3)外力突然改为水平向左时，物体仍向右运动，对水平面的压力没有变，故此时它受到的摩擦力大小、方向都与外力改变前相同。
答案：(1)8 N　水平向左　(2)0.4
(3)8 N　水平向左
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