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3.3摩擦力
一.选择题(共6小题)
1.如图所示,物体A,B,C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体,使A、B、C以相同的速度向右匀速运动,那么关于摩擦力的说法正确的是( )
A.物体C受到的摩擦力方向水平向左
B.物体B受到向左的摩擦力
C.物体A受到三个摩擦力作用
D.由于不知A与水平桌面之间是否光滑,所以无法判断A与水平桌面间是否存在摩擦力
2.如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上滑行,长木板与水平地面间动摩擦因数为μ2,木块与木板间的动摩擦因数为μ1,已知长木板处于静止状态,那么此时长木板受到地面的摩擦力大小为( )
A.μ2mg B.μ1mg C.μ1(m+M)g D.μ2mg+μ2Mg
3.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
D.摩擦力一定是阻碍物体运动的力
4.如图所示,在水平桌面上放一木块,给木块一水平向右的拉力,从零开始逐渐增大水平拉力F,木块先静止后沿桌面运动,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.
5.水平桌面上一重200N的物体,与桌面间的动摩擦因数是0.2,当依次用10N和60N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力大小依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.10N,40N B.0,10N C.0,40N D.10N,60N
6.如图所示,木块A、B质量分别为3kg和5kg,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了4cm,作用在A上的水平推力F=12N,系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为200N/m,重力加速度g取10m/s2,现撤去推力F(撤去推力F瞬间,可认为弹簧弹力保持不变),则( )
A.撤去推力F前,木块A所受摩擦力大小是4N,方向向右
B.撤去推力F前,木块B所受摩擦力大小是8N,方向向右
C.撤去推力F后瞬间,地面受木块A的摩擦力大小是6N,方向向左
D.撤去推力F后瞬间,地面受木块B的摩擦力大小是10N,方向向左
二.多选题(共3小题)
(多选)7.用力F将质量为m的物块压在竖直墙上,从t=0时刻起,测得物体所受墙壁的摩擦力随时间按如图所示规律变化,则下列判断正确的是( )
A.0~t1时间内为滑动摩擦力,t2时刻之后为静摩擦力
B.t2时刻物块的速度为0
C.压力F一定随时间均匀增大
D.压力F恒定不变
(多选)8.如图甲所示,水平桌面上固定一个力传感器,力传感器通过细绳与一质量为3.5kg的物块连接,物块放置在粗糙的长木板上,开始时细绳伸直且水平。现水平向左拉长木板,传感器记录的细绳拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.拉动长木板的拉力大于10N
B.物块与长木板间的动摩擦因数是0.2
C.长木板与水平桌面间的滑动摩擦力是7N
D.增大水平桌面的粗糙程度,图线对应的峰值增大
(多选)9.如图所示(俯视图),在水平桌面上铺有一张白纸,其左侧用一个黑色的长方体木块压着。看着最近十堰阴晴莫测的天气,小明有感而发,奈何胸无点墨,最终只在白纸上写了一个大大的“六”字,若整个过程中白纸与长方体木块始终处于静止状态,则下列说法中正确的是( )
A.长方体木块对白纸的压力就是长方体的重力
B.长方体木块受到白纸的支持力是因为白纸发生了形变
C.当小明运笔写“六”字中那一横的时候(可近似认为笔水平向右做直线运动),白纸相对于长方体木块具有向右的运动趋势即白纸受到长方体木块向左的静摩擦力
D.当小明运笔写“六”字中那一横的时候(可近似认为笔水平向右做直线运动),白纸与长方体木块之间没有摩擦力
三.填空题(共4小题)
10.《中国制造2025》是国家实施强国战略行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直,则小球受到的摩擦力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)重力,若铁夹水平移动,小球受到的摩擦力 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
11.如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向石的拉力F作用向右滑行,长木板处于静止状态。已知木块写木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,木板受到木块的摩擦力方向 (填“水平向右”或“水平向左”);木板受到地面的摩擦力的大小是 (用题目中给出的符号表示)。
12.如图,在水平桌面上放置一张白纸,用杯子压住白纸。现向右轻轻拉白纸,白纸未被拉动。则杯子受到的摩擦力 (选填“向左”、“向右“或”为零”)白纸受到的桌面给的摩擦力 (选填“向左”、“向右”或“为零”)。
13.重力为200N的木箱放在水平地板上,至少要用45N的水平推力,才能让它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用40N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知,木箱与地板之间的最大静摩擦力Fmax= N;木箱所受的滑动摩擦力Ff= N,木箱与地板之间的动摩擦因数μ= ;如果用35N的水平推力推这个静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为 N。
四.解答题(共2小题)
14.质量为m=3kg的物块放在水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.5,现对物块同时施加方向相反的水平力F1、F2,大小分别为F1=12N,F2=20N,如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物块所受的摩擦力大小和方向;
(2)若撤去F2,则此时物块所受的摩擦力大小和方向;
(3)若撤去F1,则此时物块所受的摩擦力大小和方向。
15.如甲图,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,某同学根据实验数据作出了乙图的图像,纵坐标表示木块受到的摩擦力,横坐标表示水平拉力。已测出木块的整体的重力为4.0N。(不考虑空气的作用力)。根据图像和已知条件回答下列问题:(g取10m/s2)
(1)木块与长木板之间的动摩擦因数为多少?
(2)当拉力为F2时,则木块受到的摩擦力为多少?
(3)最大静摩擦力为多少?
3.3摩擦力
参考答案与试题解析
一.选择题(共6小题)
1.如图所示,物体A,B,C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体,使A、B、C以相同的速度向右匀速运动,那么关于摩擦力的说法正确的是( )
A.物体C受到的摩擦力方向水平向左
B.物体B受到向左的摩擦力
C.物体A受到三个摩擦力作用
D.由于不知A与水平桌面之间是否光滑,所以无法判断A与水平桌面间是否存在摩擦力
【考点】判断是否存在摩擦力;静摩擦力的方向.
【专题】整体思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】A
【分析】B随A一起匀速运动,合力为零,B不受摩擦力;以C为研究对象,所受的摩擦力与拉力F平衡.以A为研究对象,A受到C的摩擦力和桌面的摩擦力。
【解答】解:A、以C为研究对象,水平受到拉力F与静摩擦力,根据二力平衡,则C受到的摩擦力方向水平左,故A正确;
B、以B为研究对象,B随A一起匀速运动,合力为零,B不受摩擦力,否则B受力不平衡,不会做匀速运动,故B错误;
C、以整体为研究对象,分析可知,桌面对A摩擦力水平向左,A相对于C有向左运动的趋势,C对A的静摩擦力方向水平向右,B对A没有摩擦力,则A受到两个摩擦力作用,故C错误;
D、以整体为研究对象,合力为零,可知桌面对A摩擦力与拉力平衡,故D错误。
故选:A。
【点评】本题涉及多个物体平衡,关键要灵活选择研究对象,整体法与隔离法可交叉使用。
2.如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上滑行,长木板与水平地面间动摩擦因数为μ2,木块与木板间的动摩擦因数为μ1,已知长木板处于静止状态,那么此时长木板受到地面的摩擦力大小为( )
A.μ2mg B.μ1mg C.μ1(m+M)g D.μ2mg+μ2Mg
【考点】静摩擦力大小及计算;滑动摩擦力的大小计算和影响因素.
【专题】定量思想;推理法;整体法和隔离法;方程法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】B
【分析】对木块,由动摩擦定律可求滑动摩擦力的大小,然后再对长木板受力分析,运用平衡条件求解即可。
【解答】解:长木板与木块之间发生了相对滑动,产生了滑动摩擦力,设为f1,则有:f1=μ1mg
对长木板受力分析,可知在水平方向长木板受到木块对其向右的滑动摩擦力f1,还受到地面对其向左的静摩擦力f2,由共点力平衡条件可得:f2=f1,解得:f2=μ1mg,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查的是有关摩擦力问题,特别要注意的是长木板受到地面的摩擦力是静摩擦力,不能根据滑动摩擦力公式求解。
3.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
D.摩擦力一定是阻碍物体运动的力
【考点】滑动摩擦力的性质;滑动摩擦力的方向;静摩擦力的性质.
【专题】定性思想;推理法;摩擦力专题;理解能力.
【答案】A
【分析】静止的物体既可以受滑动摩擦力也可以受静摩擦力,滑动的物体既可以受滑动摩擦力也可以受静摩擦力;摩擦力的方向与相对运动的方向或相对运动的趋势的方向相反,与运动方向可以相同也可以相反,也可以垂直,也可以是其他角度,摩擦力可以是动力也可以是阻力,因此正确理解摩擦力的产生、大小、方向即可正确解答本题。
【解答】解:A、静摩擦力阻碍物体的相对运动趋势,其方向与物体的相对运动趋势的方向相反,故A正确;
BD、滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,但不一定与物体的运动方向相反,滑动摩擦力也可以是动力,例如,人走路时,脚底与地面的静摩擦力推动人前进,此时摩擦力是动力而非阻力,故BD错误;
C、静摩擦力作用的物体不一定静止,关键是物体与接触面之间没有发生相对运动。例如,传送带上的物体随传送带加速时,物体与传送带间无相对滑动,此时物体受静摩擦力且处于运动状态,故C错误。
故选:A。
【点评】本题考查静摩擦力和滑动摩擦力的产生、方向,有些问题比较抽象,要通过大量的具体实例帮助理解。
4.如图所示,在水平桌面上放一木块,给木块一水平向右的拉力,从零开始逐渐增大水平拉力F,木块先静止后沿桌面运动,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.
【考点】判断是否存在摩擦力.
【专题】定性思想;推理法;摩擦力专题;理解能力.
【答案】D
【分析】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;最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
【解答】解:当木块不受拉力时(F=0),桌面对木块没有摩擦力(f=0)。当木块受到的水平拉力F较小时,木块仍保持静止,但出现向右运动的趋势,桌面对木块产生静摩擦力,其大小与F相等,方向相反。随着水平拉力F不断增大,木块向右运动的趋势增强,桌面对木块的静摩擦力也相应增大,直到水平拉力F足够大时,木块开始滑动,桌面对木块的静摩擦力达到最大值fmax,在这个过程中,由木块水平方向二力平衡条件知,桌面对木块的静摩擦力f始终与拉力F等大反向,即随着F的增大而增大。木块滑动后,桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力,它略小于最大静摩擦力,并且在木块继续滑动的过程中保持不变,综上可知,D正确,ABC错误。
故选:D。
【点评】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,最大静摩擦力一般略大于滑动摩擦力。
5.水平桌面上一重200N的物体,与桌面间的动摩擦因数是0.2,当依次用10N和60N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力大小依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.10N,40N B.0,10N C.0,40N D.10N,60N
【考点】最大静摩擦力的计算.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】A
【分析】先求解最大静摩擦力,再根据拉力大小判断物体的运动情况,确定所受摩擦力的大小。
【解答】解:由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则最大静摩擦力fm=μmg=0.2×200N=40N
当拉力为10N时,拉力小于最大静摩擦力,物体保持静止,则物体所受的摩擦力为10N;
当拉力为60N时,拉力大于最大静摩擦力,物体将加速运动,则物体所受的摩擦力为40N。
故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查摩擦力的计算,需要先计算出最大静摩擦力,根据拉力与最大静摩擦力的大小关系判断摩擦力的大小。
6.如图所示,木块A、B质量分别为3kg和5kg,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了4cm,作用在A上的水平推力F=12N,系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为200N/m,重力加速度g取10m/s2,现撤去推力F(撤去推力F瞬间,可认为弹簧弹力保持不变),则( )
A.撤去推力F前,木块A所受摩擦力大小是4N,方向向右
B.撤去推力F前,木块B所受摩擦力大小是8N,方向向右
C.撤去推力F后瞬间,地面受木块A的摩擦力大小是6N,方向向左
D.撤去推力F后瞬间,地面受木块B的摩擦力大小是10N,方向向左
【考点】最大静摩擦力的计算;胡克定律及其应用;滑动摩擦力的方向;滑动摩擦力的大小计算和影响因素.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】C
【分析】由胡克定律F=kx计算出弹簧弹力,由f=FN计算A、B受到的滑动摩擦力,由A、B受到的滑动摩擦力大小和受力情况,判断物体运动状态,判断摩擦力性质,计算摩擦力大小,判断摩擦力方向;撤去推力后,判断弹簧弹力与A、B受到的滑动摩擦力大小,判断物体运动状态,判断摩擦力性质,计算摩擦力大小,判断摩擦力方向。
【解答】解:A.弹簧的弹力8N
A的最大静摩擦力fAm=μmAg=0.2×3×10N=6N
由题知F=12N<F弹+fAm=6N+8N=14N
故A处于静止状态,则有fA=F﹣F弹=12N﹣8N=4N
方向向左,故A错误;
B.B的最大静摩擦力fBm=μmBg=0.2×5×10N=10N
由题知F弹=8N<fBm=10N
故B处于静止状态,则有fB=F弹=8N
方向向左,故B错误;
C.撤去推力F后瞬间,弹簧的弹力不变,仍为F弹=8N,大于A的最大静摩擦力,可知A会滑动,故A受到的摩擦力为滑动摩擦力f′A=fAm=6N
方向向右,由牛顿第三定律可知,地面受木块A的摩擦力大小是6N,方向向左,故C正确;
D.撤去推力F后瞬间,弹簧的弹力不变,仍为F弹=8N,小于B的最大静摩擦力,可知B仍处于静止状态,对B分析,可得木块B所受摩擦力大小为F′B=F弹=8N
方向向左,由牛顿第三定律可知,地面受木块B的摩擦力大小为8N,方向向右,故D错误。
故选:C。
【点评】本题主要考查摩擦力的大小的计算和方向的确定,判断出物体的运动状态是解题的关键。
二.多选题(共3小题)
(多选)7.用力F将质量为m的物块压在竖直墙上,从t=0时刻起,测得物体所受墙壁的摩擦力随时间按如图所示规律变化,则下列判断正确的是( )
A.0~t1时间内为滑动摩擦力,t2时刻之后为静摩擦力
B.t2时刻物块的速度为0
C.压力F一定随时间均匀增大
D.压力F恒定不变
【考点】静摩擦力大小及计算;滑动摩擦力的大小计算和影响因素.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】AB
【分析】根据在0~t1时间内摩擦力均匀增大,结合滑动摩擦力公式分析;根据t2时刻之后摩擦力恒定不变分析。
【解答】解:由图乙可知,在0~t1时间内为滑动摩擦力,物块与墙壁之间的弹力N=F,根据f=μN可知,压力F一定是均匀增大的,在t2时刻之后为静摩擦力,与重力是一对平衡力,但此后力F的变化就不能确定了,所以t2时刻物块的速度为0,故AB正确,CD错误。
故选:AB。
【点评】能够分析出在0~t1时间内为滑动摩擦力,t2时刻之后为静摩擦力是解题的关键。
(多选)8.如图甲所示,水平桌面上固定一个力传感器,力传感器通过细绳与一质量为3.5kg的物块连接,物块放置在粗糙的长木板上,开始时细绳伸直且水平。现水平向左拉长木板,传感器记录的细绳拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.拉动长木板的拉力大于10N
B.物块与长木板间的动摩擦因数是0.2
C.长木板与水平桌面间的滑动摩擦力是7N
D.增大水平桌面的粗糙程度,图线对应的峰值增大
【考点】探究影响滑动摩擦力的因素.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;共点力作用下物体平衡专题;推理论证能力.
【答案】AB
【分析】对长木板受力分析,根据长木板将要运动时,外力与物块对木板之间摩擦力的关系,结合图乙,可判断拉动长木板的拉力与10N的关系;对物块受力分析,根据滑动摩擦力的公式,结合图乙中滑动摩擦力的大小,即可得到物块与长木板之间的动摩擦因数;对长木板受力分析,可分析长木板与水平桌面间的滑动摩擦力大小特点;对物块受力分析,根据图线的峰值影响因素,可知水平桌面的粗糙程度是否影响该峰值。
【解答】解:A、对长木板受力分析,根据长木板将要运动时,外力与物块对木板之间摩擦力的关系满足:F外=f物+f桌,可得:F外>f物;
对物块受力分析,可得:F=f物,即:F外>F,即拉动长木板的拉力F外大于10N,故A正确;
B、对物块受力分析,可知绳的拉力与滑动摩擦力大小相等,即F′=f滑;
根据滑动摩擦力的公式:f滑=μmg,结合图乙中滑动摩擦力的大小:f滑=7N,即可得到物块与长木板之间的动摩擦因数为0.2,故B正确;
C、对长木板受力分析,可分析长木板与水平桌面间的滑动摩擦力大小满足:f桌=F外﹣f物,其中桌面与长木板间的摩擦力f桌,与7N无关,故C错误;
D、对物块受力分析,图线的峰值与物块和长木板间的最大静摩擦力相等,即该峰值的影响因素,与物块受到的最大静摩擦力影响因素相同;
水平桌面的粗糙程度,影响桌面与长木板间的摩擦力,与物块和长木板间的摩擦力无关,故D错误。
故选:AB。
【点评】本题考查摩擦力的分析,注意该题中最大静摩擦力与滑动摩擦力大小不同。
(多选)9.如图所示(俯视图),在水平桌面上铺有一张白纸,其左侧用一个黑色的长方体木块压着。看着最近十堰阴晴莫测的天气,小明有感而发,奈何胸无点墨,最终只在白纸上写了一个大大的“六”字,若整个过程中白纸与长方体木块始终处于静止状态,则下列说法中正确的是( )
A.长方体木块对白纸的压力就是长方体的重力
B.长方体木块受到白纸的支持力是因为白纸发生了形变
C.当小明运笔写“六”字中那一横的时候(可近似认为笔水平向右做直线运动),白纸相对于长方体木块具有向右的运动趋势即白纸受到长方体木块向左的静摩擦力
D.当小明运笔写“六”字中那一横的时候(可近似认为笔水平向右做直线运动),白纸与长方体木块之间没有摩擦力
【考点】摩擦力的特点与性质;弹力的概念及其产生条件;判断是否存在摩擦力.
【专题】定性思想;归纳法;弹力的存在及方向的判定专题;摩擦力专题;理解能力.
【答案】BD
【分析】弹力和重力是两种不同性质的力;弹力是因为施力物体发生形变产生的;白纸相对于桌面具有向右的运动趋势,白纸相对于长方体木块没有运动趋势。
【解答】解:A、压力是弹力,弹力和重力是两种不同性质的力,长方体木块对白纸的压力等于长方体的重力的大小,但不能说长方体木块对白纸的压力就是长方体的重力,故A错误;
B、弹力是因为施力物体发生形变产生的,所以长方体木块受到白纸的支持力是因为白纸发生了形变,故B正确;
CD、当小明运笔写“六”字中那一横的时候,白纸相对于桌面具有向右的运动趋势,则白纸受到桌面向左的摩擦力,白纸相对于长方体木块没有运动趋势,白纸和长方体之间没有摩擦力作用,故C错误,D正确。
故选:BD。
【点评】知道弹力和重力是不同性质的力,弹力产生的原因,以及会判断白纸的运动趋势是解题的基础。
三.填空题(共4小题)
10.《中国制造2025》是国家实施强国战略行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直,则小球受到的摩擦力 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)重力,若铁夹水平移动,小球受到的摩擦力 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【考点】静摩擦力大小及计算.
【专题】定性思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;理解能力.
【答案】等于;不变。
【分析】小球在空中处于静止状态,合力为零,分析小球的受力,根据平衡条件求解小球受到的摩擦力。
【解答】解:对小球竖直方向上受到重力和静摩擦力作用,根据平衡条件可知,摩擦力与重力平衡,所以小球受到的摩擦力等于重力;
摩擦力的大小与压力大小、水平运动状态等无关,若铁夹水平移动,小球受到的摩擦力不变。
故答案为:等于;不变。
【点评】解决该题的关键是明确知道小球的受力,能根据平衡条件正确分析静摩擦力与重力的关系。
11.如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向石的拉力F作用向右滑行,长木板处于静止状态。已知木块写木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,木板受到木块的摩擦力方向 水平向右 (填“水平向右”或“水平向左”);木板受到地面的摩擦力的大小是 μ1mg (用题目中给出的符号表示)。
【考点】判断是否存在摩擦力.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】水平向右,μ1mg。
【分析】判断滑动摩擦力的方向,考虑滑动摩擦力产生的条件,滑动摩擦力与压力和动摩擦因数之间的关系。
【解答】解:木板相对木块向左运动,所以木板受到木块的摩擦力方向水平向右,木板受到地面的摩擦力平衡木块对木板的摩擦力,所以木板受到地面的摩擦力的大小是 f=μ1mg。
故答案为:水平向右,μ1mg。
【点评】本题考查了滑动摩擦力的判断,解决本题的关键是理解滑动摩擦力大小的影响因素。
12.如图,在水平桌面上放置一张白纸,用杯子压住白纸。现向右轻轻拉白纸,白纸未被拉动。则杯子受到的摩擦力 为零 (选填“向左”、“向右“或”为零”)白纸受到的桌面给的摩擦力 向左 (选填“向左”、“向右”或“为零”)。
【考点】滑动摩擦力的方向.
【专题】定性思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】为零;向左。
【分析】分析杯子和白纸的相对运动情况,根据静摩擦力产生的条件明确是否受摩擦力,再进一步判断摩擦力的方向。
【解答】解:对杯子分析可知,杯子处于静止状态,杯子相对与白纸没有运动趋势,故不受摩擦力,如果杯子受到摩擦力,则杯子水平方向受力不平衡,
由于白纸相对于桌面有向右的运动趋势,故白纸下表面受到桌面向左的摩擦力。
故答案为:为零;向左。
【点评】本题考查静摩擦力的有无以及方向的判断,要注意在分析摩擦力时首先要明确物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力,然后再根据对应的性质分析。
13.重力为200N的木箱放在水平地板上,至少要用45N的水平推力,才能让它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用40N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知,木箱与地板之间的最大静摩擦力Fmax= 45 N;木箱所受的滑动摩擦力Ff= 40 N,木箱与地板之间的动摩擦因数μ= 0.2 ;如果用35N的水平推力推这个静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为 35 N。
【考点】静摩擦力大小及计算;滑动摩擦力的大小计算和影响因素;动摩擦因数的性质和计算.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】45;40;0.2;35
【分析】当木箱刚要滑动时受到的静摩擦力达到最大值,恰好等于此时的水平推力。当物体被推动后,受到滑动摩擦力,匀速运动时,由平衡条件求出滑动摩擦力,根据摩擦力公式求出动摩擦因数。当水平推力小于最大静摩擦力时木箱不动,由平衡条件求静摩擦力。
【解答】解:至少要用45N的水平推力,才能使它从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木箱与地板间的最大静摩擦力为45N。
用40N的水平推力,使木箱继续做匀速运动,则由平衡条件得到,木箱受到的滑动摩擦力Ff=40N
木箱对地面的压力大小等于重力大小,即FN=G=200N
所以动摩擦因数为
如果用35N的水平推力推静止的木箱,推力小于最大静摩擦力,木箱不动,则木箱受到的摩擦力大小为35N。
故答案为:45;40;0.2;35
【点评】研究摩擦力时,首先要根据物体的状态确定是滑动摩擦还是静摩擦,静摩擦根据平衡条件求解,滑动摩擦可以根据平衡条件,也可以根据摩擦力公式求解。
四.解答题(共2小题)
14.质量为m=3kg的物块放在水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.5,现对物块同时施加方向相反的水平力F1、F2,大小分别为F1=12N,F2=20N,如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物块所受的摩擦力大小和方向;
(2)若撤去F2,则此时物块所受的摩擦力大小和方向;
(3)若撤去F1,则此时物块所受的摩擦力大小和方向。
【考点】滑动摩擦力的大小计算和影响因素;静摩擦力的方向;静摩擦力大小及计算.
【专题】定量思想;推理法;摩擦力专题;推理论证能力.
【答案】(1)物块所受的摩擦力大小等于8N,方向水平向右;
(2)若撤去F2,则此时物块所受的摩擦力大小等于12N,方向水平向左;
(3)若撤去F1,则此时物块所受的摩擦力大小等于15N,方向水平向右。
【分析】(1)物体在水平方向受力平衡,根据平衡条件可求得物体所受的摩擦力大小和方向;
(2)若撤去F2,物体在水平方向受力平衡,根据平衡条件可求得受到的摩擦力大小和方向;
(3)若撤去F1,可知物块向左运动,物块所受的摩擦力大小等于滑动摩擦力。
【解答】解:(1)物块与水平地面间的最大静摩擦力为
fm=μN=μmg,解得fm=15N
由于
F2﹣F1=20N﹣12N=8N<fm
可知物块处于静止状态,所以物块所受的摩擦力大小
f=F2﹣F1=20N﹣12N=8N
方向水平向右。
(2)若撤去F2,由于
F1=12N<fm=15N
可知物块处于静止状态,所以物块所受的摩擦力大小为
f1=F1=12N
方向水平向左。
(3)若撤去F1,由于
F2=20N>fm=15N
可知物块向左运动,物块所受的摩擦力大小为
f2=fm=15N
方向水平向右。
答:(1)物块所受的摩擦力大小等于8N,方向水平向右;
(2)若撤去F2,则此时物块所受的摩擦力大小等于12N,方向水平向左;
(3)若撤去F1,则此时物块所受的摩擦力大小等于15N,方向水平向右。
【点评】本题考查了物体的平衡条件的应用,只要正确受力分析,应用平衡条件列式求解即可。
15.如甲图,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,某同学根据实验数据作出了乙图的图像,纵坐标表示木块受到的摩擦力,横坐标表示水平拉力。已测出木块的整体的重力为4.0N。(不考虑空气的作用力)。根据图像和已知条件回答下列问题:(g取10m/s2)
(1)木块与长木板之间的动摩擦因数为多少?
(2)当拉力为F2时,则木块受到的摩擦力为多少?
(3)最大静摩擦力为多少?
【考点】最大静摩擦力的计算;滑动摩擦力的大小计算和影响因素;最大静摩擦力的性质和应用.
【专题】计算题;学科综合题;定量思想;推理法;摩擦力专题;理解能力.
【答案】(1)木块与长木板之间的动摩擦因数为;
(2)当拉力为F2时,则木块受到的摩擦力为0.4N;
(3)最大静摩擦力为0.5N。
【分析】(1)根据图像得出滑动摩擦力的大小,有滑动摩擦力的公式求出动摩擦因数;
(2)根据图像判断当拉力为F2时,则木块受到的摩擦力为多少?
(3)根据图像得出最大静摩擦力大小。
【解答】解:(1)根据图乙可知,滑动摩擦力大小为0.4N,根据滑动摩擦力的公式有f滑=μN
其中N=mg=4.0N
解得μ=0.1
(2)根据图乙可知,当拉力为F2时,则木块受到的摩擦力为0.4N。
(3)根据图乙可知,最大静摩擦力为0.5N。
答:(1)木块与长木板之间的动摩擦因数为;
(2)当拉力为F2时,则木块受到的摩擦力为0.4N;
(3)最大静摩擦力为0.5N。
【点评】该题考查对摩擦力的理解,正确理解乙图中摩擦力的变化规律,知道对应的最大静摩擦力和滑动摩擦力是关键。
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