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第1讲 力、重力、弹力、摩擦力
核心素养 重要考点
物理观念 (1)理解重力、弹力、摩擦力的基本概念,明确其产生的原因和条件;(2)掌握力的合成与分解的方法;(3)运用力的相互作用观念分析力学问题 1.重力、弹力、摩擦力
2.力的合成与分解
3.共点力的平衡
4.实验:探究弹簧形变与弹力的关系;研究两个互成角度的力的合成规律
科学思维 (1)能够构建轻绳、轻杆、轻质弹簧及光滑斜面等物理模型;(2)善于运用假设法分析判断力是否存在,掌握受力分析法及动态图解法的运用;(3)掌握运用共点力平衡分析求解实际问题
科学探究 (1)探究弹簧伸长和弹力的关系;(2)探究二力合成的规律
科学态度
与责任 (1)通过实验和在生活中的认知,认识重力、弹力、摩擦力;(2)探究物理规律,激发兴趣,培养严谨的科学态度,逐渐形成热爱生活,探索自然的内在动力
一、力
1.概念:物体与物体之间的 作用.
2.作用效果:使物体发生 ;改变物体的 .
3.力的性质:物质性、相互性、矢量性、独立性.
4.力的分类:按性质可分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力;按作用效果可分为动力、阻力、向心力、支持力、压力、拉力、浮力等.
相互
形变
运动状态
二、重力
1.重力:因地球的吸引而使物体受到的力.方向总是 .大小:G=mg.
2.重心:从效果上看,可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心.
竖直向下
三、弹力
1.弹力:发生弹性形变的物体由于要 ,对与它接触的物体产生力的作用.
产生的条件:两物体 ;发生 .
方向:与物体形变的方向 .
2.胡克定律:弹簧发生弹性形变时,弹簧弹力的大小F与弹簧形变量x成 ,即F=kx.
说明:k是弹簧的 ,单位为N/m;k的大小由弹簧 决定;x是弹簧的 ,不是弹簧形变以后的长度.
恢复原状
相互接触
弹性形变
相反
正比
劲度系数
自身性质
形变量
四、摩擦力
1.静摩擦力与滑动摩擦力.
摩擦力 静摩擦力 滑动摩擦力
定义 两个相对静止的物体间的摩擦力 两个相对滑动的物体间的摩擦力
产生
条件 ①接触面粗糙
②接触处有弹力
③有相对运动趋势 ①接触面粗糙
②接触处有弹力
③有相对运动
大小方向 大小:0方向:与受力物体相对运动趋势的方向相反 大小:f=μFN
方向:与受力物体相对运动的方向相反
作用效果 总是阻碍物体间的相对运动趋势 总是阻碍物体间的相对运动
2.摩擦力与弹力的依存关系.
两物体间有摩擦力,物体间一定有 ;两物体间有弹力,物体间不一定有摩擦力.
弹力
(1)重力不是地球的万有引力,是万有引力的一个分力.
(2)弹力的施力物体是发生形变的物体,受力物体是阻碍恢复形变的物体.
(3)物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态.
1.[重力与重心](2024年江门月考)如图为仰韶文化时期的尖底瓶,装水后的尖底瓶“虚则欹、中则正、满则覆”的特点,这实际上是利用重心取水.关于装水后的尖底瓶,下列说法正确的是 ( )
A.瓶所受的重力就是瓶对支架的压力
B.装入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高
C.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点
D.瓶的重心一定在瓶身上
C
【解析】瓶所受的重力是地球对瓶子的万有引力的一个分力,并不是瓶对支架的压力,A错误;随着装入瓶中的水的增加,瓶的重心位置先降低再逐渐升高,B错误;根据重心的定义,瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点,C正确;装水后的尖底瓶,其重心位置与装入水的多少有关,不一定在瓶身上,也有可能在瓶子内部某处,D错误.
2.[摩擦力的大小和方向](2024年惠州调研)目前很多课室里的黑板都采用铁质材料制成,用磁性材料做的黑板擦可以吸附在黑板上,如图所示.下列关于黑板擦受力的说法正确的是 ( )
A.黑板擦与黑板间存在三对作用力与反作用力
B.黑板擦一共受到3个力的作用
C.黑板擦受到的磁吸引力大于黑板对它的弹力
D.黑板对黑板擦的作用力为零
A
【解析】黑板擦受到的磁吸引力与黑板对它的弹力,大小相等、方向相反,C错误;黑板擦受到重力,黑板对黑板擦的支持力、摩擦力和吸引力,黑板擦一共受到4个力的作用,B错误;相互的压力、摩擦力和吸引力分别是3对相互作用力,A正确;黑板对黑板擦的作用力与重力等大反向,不为0,D错误.
3.[分析弹力](2024年茂名模拟)如图所示,水平地面上静止叠放着a、B两个石块.已知a与B之间接触面切线不水平,不考虑a与B之间的万有引力以及空气影响,下列说法正确的是 ( )
A.B对a的支持力与a受到的重力是一对平衡力
B.B共受到5个力的作用
C.地面对B的摩擦力水平向左
D.地面受到的压力等于a和B的重力之和
D
【解析】B对a的支持力与a受到的重力不在同一直线上,所以不是一对平衡力,A错误;以a、B两个石块为整体,根据受力平衡可知,地面对B只有支持力作用,没有摩擦力作用,则地面受到的压力等于a和B的重力之和;以B为研究对象,B受到重力、a对B的压力和摩擦力、地面的支持力作用,共4个力的作用,B、C错误,D正确.
4.[力的效果](2024年中山质检)图甲是一种常见的持球动作,用手臂挤压篮球,将篮球压在身侧.为了方便问题研究,将该场景模型化为图乙,若增加手臂对篮球的压力,篮球依旧保持静止,则下列说法正确的是 ( )
A.篮球受到的合力增大
B.篮球对人的静摩擦力方向竖直向上
C.人对篮球的作用力的方向竖直向上
D.手臂对篮球的压力是由于篮球发生形变而产生的
C
【解析】篮球在其重力和人对篮球的作用力下保持静止状态,即篮球处于平衡状态,由力的平衡条件可知,篮球的重力与人对篮球的作用力大小相等、方向相反,即人对篮球的作用力的方向竖直向上,篮球受到的合力不变,A错误,C正确;篮球对人的静摩擦力在篮球与人的两个接触面间都有,静摩擦力方向向下,B错误;手臂对篮球的压力是由于手臂发生形变而产生的,D错误.
考点1 弹力的分析与计算 [基础考点]
1.“三法”研判弹力的有无
2.弹力方向判断
1.如图所示,将一个钢球分别放在甲、乙、丙三个容器中,钢球与各容器的底部和侧壁相接触,处于静止状态.若钢球和各容器的接触面都是光滑的,各容器的底面均水平,则以下说法中正确的是 ( )
A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C.甲容器的侧壁对钢球无弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D.乙容器的侧壁对钢球有弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
A
【解析】如果将各容器的侧壁搬离,我们可以知道钢球还能处于静止状态,所以各容器的侧壁对钢球均无弹力作用,故A正确.
2.餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘.托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平.已知单个盘子的质量为300 g,相邻两盘间距1.0cm,重力加速度大小取10 m/s2.弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为 ( )
A.10 N/m B.100 N/m
C.200 N/m D.300 N/m
B
【解析】由题知,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平,则说明一个盘子的重力可以使弹簧发生形变,变化量等于相邻两盘间距,则有mg=3kx,解得k=100 N/m,B正确.
考点2 摩擦力的理解、分析与计算 [能力考点]
1.静摩擦力的有无及方向的判断
(1)假设法.
(2)状态法:根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向.
(3)运用牛顿第三定律:先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.
2.计算摩擦力大小的思维流程
例1 某同学利用图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况.实验台上固定一个力传感器,传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上.水平向左拉木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示.下列说法正确的是 ( )
A.实验中必须让木板保持匀速运动
B.图乙中曲线就是摩擦力随时间变化的曲线
C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7
D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
C
【解析】实验中,木板可以做变速运动,图乙中曲线就是棉线中拉力随时间变化的曲线,物块处于静止状态时,静摩擦力随时间变化的曲线与棉线中拉力随时间变化的曲线相同,但滑动过程中,滑动摩擦力不变,与拉力无关,A、B错误;由图乙中曲线就是棉线中拉力随时间变化的曲线可知,棉线中最大拉力约为10 N,说明最大静摩擦力约为10 N,木板与物块相对滑动时棉线中拉力约为7 N,说明滑动摩擦力约为7 N,所以最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7,C正确;只用图乙中数据不能得出物块与木板之间的动摩擦因数,D错误.
例2 (2024年四川甘孜一模)如图所示,三本完全相同的物理课本a、B、C叠放在倾角为θ的斜面上处于静止状态.已知每本物理课本的质量为m,重力加速度为g.下列说法正确的是 ( )
A.a、B间摩擦力为零
B.B对C的压力大小为2mgcos θ
C.C受斜面摩擦力大小为mgsin θ
D.B受a、C摩擦力合力大小为2mgsin θ
B
【解析】对a受力分析可知,mgsin θ=f,A错误;将aB作为整体研究,aB受到的支持力为FN=2mgcos θ,根据牛顿第三定律可得aB对C的压力大小为F压=2mgcos θ,B正确;将aBC作为整体研究,aBC整体受到斜面对其的摩擦力为f'=3mgsin θ,C错误;对B受力分析可知,沿斜面方向,受重力的分力和a、C对其的摩擦力的合力,处于平衡状态,则faC=mgsin θ,D错误.
1.(多选)如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力,当手拉木板从木块下加速抽出时,弹簧测力计的示数为f,由此可知 ( )
A.木板与桌面间的滑动摩擦力等于f
B.木块与木板间的滑动摩擦力等于f
C.绳子对木板的拉力大于f
D.手对绳子的拉力大于绳子对手的拉力
BC
【解析】由于木块静止,根据平衡条件可知,木块水平方向所受木板对它的滑动摩擦力等于弹簧的弹力f,故A错误,B正确;人手对绳子的拉力与绳子对人手的拉力是一对相互作用力,大小相等,故D错误;手拉木板从木块下加速抽出,由牛顿第二定律可知,绳子对木板的拉力大于木块对木板的滑动摩擦力,根据牛顿第三定律知木块对木板的摩擦力等于木板对木块的摩擦力,木块所受滑动摩擦力又等于弹簧的弹力f,所以可推知绳子的拉力一定大于弹簧测力计的示数f,故C正确.
A
考点3 轻绳、轻杆、轻弹簧 [能力考点]
1.三种模型对比
模型 轻绳 轻杆 轻弹簧
模型图示
模
型
特
点 形变
特点 只能发生微小形变,各处张力大小相等 只能发生微小形变 既可伸长,也可压缩,各处弹力大小相等
方向
特点 只能沿绳,指向绳收缩的方向 不一定沿杆,可以是任意方向 沿弹簧轴线,与形变方向相反
作用效
果特点 只能提供拉力 可以提供拉力、推力 可以提供拉力、推力
大小突变特点 可以发生突变 可以发生突变 一般不能发生突变
2.解决三种模型问题时应注意的事项
(1)轻绳、轻杆、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型.
(2)分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态.
(3)讨论轻弹簧上的弹力时应明确弹簧处于伸长还是压缩状态.
例3 如图所示,A、B两个物块的重力分别是GA=3 N,GB=4 N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力F=2 N,则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是 ( )
A.3 N和4 N B.5 N和6 N
C.1 N和2 N D.5 N和2 N
D
【解析】弹簧可能是压缩状态,也可能是拉伸状态.设绳子的拉力为TA,地板的支持力为FN,弹簧的弹力为F.分情况讨论:①当弹簧是压缩状态时,A、B受力图如图所示,对物体A有F+TA=GA,对物体B有FN=F+GB,代入数据解得TA=1 N,FN=6 N.②当弹簧是拉伸状态时,图中的F分别反向.对物体A有GA+F=TA,对物体B有F+FN=GB,计算可得TA=5 N,FN=2 N.故D正确,A、B、C错误.
1.如图所示,为细绳拉相同重物M的装置简化图,轻杆OA为可绕O点且垂直于纸面的轴转动的杆,AB为轻绳,重物M平衡时角度关系如图所示.轻杆OA在甲、乙、丙图中受力分别为F1、F2、F3,则三者的关系正确的是 ( )
A.F1>F2=F3 B.F1=F2>F3
C.F1>F2>F3 D.F1=F2B
B
考点4 摩擦力的突变 [能力考点]
四种摩擦力突变问题
“静→静”突变 当作用在物体上的其他力的合力发生突变时,两物体仍保持相对静止,则物体所受静摩擦力可能发生突变
“静→动”突变 物体相对静止,当其他力变化时,如果不能保持相对静止状态,则物体受到的静摩擦力将突变为滑动摩擦力,突变点常常为静摩擦力达到最大值时
“动→静”突变 两物体相对滑动的过程中,若相对速度变为零,则滑动摩擦力突变为静摩擦力,突变点常常为两物体相对速度刚好为零时
“动→动”突变 某物体相对于另一物体在滑动的过程中,若相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向也发生突变,突变点常常为两物体相对速度为零时
类型1 “静—静”突变:物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变.
例4 (多选)如图甲所示,放在固定斜面上的物体,受到一个沿斜面向上的力F作用,始终处于静止状态,F的大小随时间变化的规律如图乙所示.则在0~t0时间内,物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向) ( )
BCD
【解析】物体在斜面上始终处于平衡状态,沿斜面方向受力平衡方程为F-mgsin θ+Ff=0,解得Ff=mgsin θ-F,若初态mgsin θ≥F,则B、C正确;若初态mgsin θ类型2 “静—动”突变:物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力.
例5 (多选)如图甲所示,质量为0.1 kg的物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平,在水平外力F的作用下,细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图乙所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略,g取10 m/s2.由题给数据可以得出 ( )
A.t=1 s时外力F可能等于1 N
B.t=3 s时外力F可能等于3 N
C.物块与木板间的动摩擦因数为0.2
D.2~5 s内,外力F的大小保持不变
BC
类型3 “动—静”突变
例6 如图所示,质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,从t=0时刻开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1 N的作用,取向右为正方向,该物体受到的摩擦力f随时间变化的图像是(g取10 m/s2) ( )
A
【解析】开始物体受到水平向左的滑动摩擦力f=μmg=0.2×1×10 N=2 N,
物体速度减为0后,F类型4 “动—动”突变:某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”.
例7 (多选)传送带与水平面夹角为37°,传送带以6 m/s的速率沿顺时针方向转动,如图所示.在传送带上端A处无初速度放上一个质量为m=2 kg的小物块,它与传送带之间的动摩擦因数为0.75,若传送带足够长,g取10 m/s2,则 ( )
A.小物块刚放上传送带时,摩擦力沿传送带向上
B.小物块下滑1.5 m将与传送带共速
C.共速后摩擦力的方向将发生突变
D.共速后摩擦力的大小将发生突变
BC
“易错问题”辨清楚——摩擦力方向与运动方向的三类关系
滑动摩擦力的方向总是与物体的“相对运动”方向相反,但与物体的运动方向没有必然的联系,但这并不是说它一定与物体的运动方向相反.我们所说相对运动方向是把与研究对象接触的物体作为参照物,研究对象相对该参照物运动的方向.其实摩擦力方向与运动方向的关系有以下三种情况.
类型一 摩擦力方向与运动方向相同
例8 (多选)如图所示,关于传送带上的物体所受的摩擦力,下列说法正确的是 ( )
A.若传送带静止,物体也静止,则物体受到沿传送带向上的静摩擦力
B.若传送带静止,物体也静止,则物体受到沿传送带向下的静摩擦力
C.若传送带顺时针匀速转动,物体随传送带一起向上做匀速运动,则物体受到沿传送带向上的静摩擦力
D.若传送带顺时针匀速转动,物体随
传送带一起向上做匀速运动,则物体受到沿传送带向上的滑动摩擦力
AC
【解析】物体静止在静止的传送带上时,或物体随传送带一起向上匀速运动的过程中,都具有沿传送带下滑的趋势,所以物体均受到沿传送带向上的静摩擦力作用.
类型二 摩擦力方向与运动方向相反
例9 如图所示,物体在F=100 N、方向水平向左的拉力作用下,沿水平面向右运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,物体质量m=5 kg,
物体所受摩擦力为(g取10 m/s2) ( )
A.10 N,水平向左 B.10 N,水平向右
C.20 N,水平向左 D.20 N,水平向右
A
【解析】物体相对地面运动,故物体受到的是滑动摩擦力,则摩擦力的大小为Ff=μFN=μmg=0.2×5×10 N=10 N;滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,故摩擦力方向水平向左,A正确.
类型三 摩擦力方向与运动方向不共线
例10 如图所示,一物体置于水平传送带上,随传送带一起以速度v1=2.0 m/s向前运动,中途因受到一光滑挡板的阻碍而停止向前运动;现要用一平行于挡板的水平力F将物体以速度v2=1.5 m/s沿着挡板拉离传送带,试求摩擦力方向与运动方向的夹角.
知识巩固练
1.(2024年长沙检测)(多选)如图所示,古代计时工具沙漏也叫做沙钟,是一种测量时间的装置.其中一种沙漏由两个玻璃球和一个狭窄的连接管道组成.通过充满了玻璃球的沙子从上面穿过狭窄的管道流入底部空玻璃球所需要的时间来对时间进行测量,对这个过程,下列说法正确的是 ( )
(本栏目对应学生用书P341~342)
BD
A.上方玻璃球和内部沙子的重心一直下降
B.上方玻璃球和内部沙子的重心先下降后上升
C.下方玻璃球和内部沙子的重心一直上升
D.下方玻璃球和内部沙子的重心先下降后上升
【解析】充满沙子的上方玻璃球的重心在几何中心处,随着沙子流出,上方玻璃球和内部沙子的重心逐渐下降,沙子快流完时,上方玻璃球和内部沙子的重心上升,最后处于几何中心处,故上方玻璃球和内部沙子的重心先下降后上升,A错误,B正确;下方玻璃球无沙子时,重心在几何中心处,沙子刚流入时,下方玻璃球和内部沙子的重心下降,随着沙子流入,下方玻璃球和内部沙子的重心逐渐上升,最后处于几何中心处,故下方玻璃球和内部沙子的重心先下降后上升,C错误,D正确.
2.(2024年广东联考)如图所示,原长分别为L1=10cm 和L2=20cm,劲度系数分别为k1=1 000 N/m 和k2=2 000 N/m 的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上.两弹簧之间有一质量为m1=1 kg 的物体,最下端挂着质量为m2=2 kg的另一物体,整个装置处于静止状态(g取10 m/s2)时两根弹簧的总长度为 ( )
A.31cm B.32cm
C.33cm D.34cm
D
3.(2024年广西卷)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下.如图所示,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同.若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则 ( )
A.Ff1C.Ff1=Ff3D
【解析】根据滑动摩擦力的公式Ff=μFN,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即Ff1=Ff2=Ff3,故选D.
4.(多选)如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”,巨大的茶壶悬在空中,正源源不断地往外出水,祈愿财源滚滚,福寿绵绵.下列说法正确的是 ( )
A.靠水流的反冲力支撑壶体
B.壶的重心不在水流的延长线上
C.水流越大,壶体会升得越高
D.研究壶体受力时,不能把它当作质点
BD
【解析】巨大的茶壶悬在空中不是靠水流的反冲力支撑壶体,而是从茶壶里流出的水包围着一根支撑柱,支撑柱支撑壶体,壶体的高度是一定的,与水流无关,A、C错误;壶的重心不在水流的延长线上,B正确;研究壶体受力时,壶体的形状大小不能忽略不计,不能把它当作质点,D正确.
5.(2024年辽宁卷)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”,如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上.当墨条的速度方向水平向左时, ( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
C
【解析】当墨条速度方向水平向左时,墨条相对于砚台向左运动,故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右,A错误;根据牛顿第三定律,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,由于砚台处于静止状态,故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,B错误;由于砚台处于静止状态,水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力,C正确;桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力,故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力,D错误.
6.(多选)图甲为小张站在阶梯电梯上随电梯匀速上行,图乙为小李站在斜面电梯上随电梯匀速下行,下列说法正确的是 ( )
A.阶梯电梯对小张没有摩擦力作用
B.斜面电梯对小李没有摩擦力作用
C.阶梯电梯对小张的作用力方向竖直向上
D.斜面电梯对小李的作用力方向竖直向上
ACD
【解析】小张、小李均做匀速运动,受力如图所示,可知阶梯电梯对小张没有摩擦力作用,斜面电梯对小李有摩擦力作用,A正确,B错误;根据受力平衡可知阶梯电梯对小张的作用力与小张的重力平衡,故阶梯电梯对小张的作用力方向竖直向上,C正确;根据受力平衡可知斜面电梯对小李的作用力与小李的重力平衡,故斜面电梯对小李的作用力方向竖直向上,D正确.
7.(多选)如图甲所示,一人用由0逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是 ( )
A.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N
C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
AD
8.(2024年茂名模拟)(多选)某同学上网课时把平板放在倾角为30°的斜面上,平板质量为1 kg,平板处于静止状态,示意图如图所示,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是 ( )
A.斜面对平板的支持力方向竖直向上
B.斜面对平板的支持力小于平板所受的重力
C.斜面对平板的摩擦力大小是5 N,方向沿斜面向下
D.斜面对平板的作用力竖直向上
BD
【解析】设平板的质量为m,斜面倾角为θ.对平板进行受力分析,如图所示.由图结合共点力平衡的特点可知,支持力方向垂直斜面向上,小于平板所受的重力,A错误,B正确;由图可知,平板受到的摩擦力方向沿斜面向上,根据平衡条件则有Ff=mgsin θ=5 N,静摩擦力等于平板重力沿斜面向下的分力,C错误;斜面对平板的作用力是支持力和摩擦力的合力,由共点力平衡条件知,斜面对平板的作用力竖直向上,D正确.
综合提升练
9.(2024年佛山一中模拟)(多选)图甲中,轻杆AB一端与墙上的光滑的铰链连接,另一端用轻绳系住,绳、杆之间夹角为30°,在B点下方悬挂质量为m的重物.乙图中,轻杆CD一端插入墙内,另一端装有小滑轮,现用轻绳绕过滑轮挂住质量为m的重物,绳、杆之间夹角也为30°.甲、乙中杆都垂直于墙,两图中重物都静止,则下列说法正确的是 ( )
AD
10.(2024年晋中模拟)实验室有一种测力计如图所示,某同学将质量为300 g的砝码挂在下面,相同的两根弹簧相比原来伸长了1.5cm,重力加速度大小g取10 m/s2,则该测力计单根弹簧的劲度系数为 ( )
A.100 N/m B.200 N/m
C.300 N/m D.400 N/m
A
11.(2024年岳阳模拟)如图所示,倾角为θ=37°的斜面固定在水平地面上,质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8).则该滑块所受摩擦力f随时间t变化的图像为下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) ( )
B
【解析】滑块以初速度v0 从斜面底端沿斜面向上滑行,受到的是滑动摩擦力,由公式f=μFN,可得f=μmgcos 37°=0.8×1×10×0.8 N=6.4 N,方向沿着斜面向下.重力沿斜面向下的分力等于Gx=mgsin 37°=1×10×0.6 N=6 N<6.4 N,所以滑块滑到最高点时,处于静止状态.因此滑块受到的静摩擦力大小为6 N,方向沿着斜面向上,B正确,A、C、D错误.