2021届高中物理鲁科版（2019）必修第一册第3章第3节静摩擦力练习含解析

第3节
摩擦力
课时2
静摩擦力
考点1静摩擦力的大小和方向
1.(2019·江苏扬州高三调考)某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,如图3-3-2-1所示。不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是(　　)。
图3-3-2-1
A.小棋子共受三个力作用
B.棋子对棋盘的压力大小等于重力
C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
D.质量不同的棋子所受的摩擦力不同
2.(2019·上海南洋模范中学学业水平测试)一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力,即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图3-3-2-2所示,其中F1=10
N,F2=2
N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为(　　)。
图3-3-2-2
A.10
N,方向向左　　B.6
N,方向向右
C.2
N,方向向右　　D.0
3.(2019·湖南长沙一中高一月考)(多选)如图3-3-2-3所示,人握住旗杆匀速上爬,之后又匀速下滑,则(　　)。
图3-3-2-3
A.向上爬时人受到的摩擦力的方向是向下的
B.向下滑时人受到的摩擦力的方向是向上的
C.手握旗杆的力越大,人受到的摩擦力越大
D.若手握旗杆的力增加,人受到的摩擦力仍保持不变
4.(2019·北京人大附中月考)如图3-3-2-4所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的托盘和砝码总质量为0.6
kg,弹簧测力计读数为2
N,滑轮摩擦不计。若轻轻取走部分砝码,使总质量减小为0.4
kg,将会出现的情况是(g=10
m/s2)(　　)。
图3-3-2-4
A.A对桌面的摩擦力不变　　B.A所受合力增大
C.A仍静止不动　　D.弹簧测力计的读数减小
5.(2019·湖南湘潭一中月考)如图3-3-2-5所示,有一个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入一定质量的水,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(　　)。
图3-3-2-5
A.容器受到的摩擦力不变
B.容器受到的摩擦力逐渐减小
C.水平力F可能不变
D.水平力F必须逐渐增大
6.(2019·安徽寿县一中高三月考)(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中,设计了如图3-3-2-6甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮使桌面上方细绳水平),整个装置处于静止状态。实验开始时,打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子,若力传感器采集的图像如图3-3-2-6乙所示,则结合该图像,下列说法正确的是(　　)。
图3-3-2-6
A.可求出空沙桶的重力
B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小
C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小
D.可判断第50
s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)
7.(2019·湖北黄梅高一月考)如图3-3-2-7所示,人重600
N,木块A重400
N,人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2。现人用水平力拉绳,使他与木块一起向右做匀速直线运动,滑轮摩擦不计,求:
图3-3-2-7
(1)人对绳的拉力大小;
(1)取人和木块为整体,并对其进行受力分析,如图甲所示,由题意可知FfA=μ(mA+m人)g=200
N。由于系统处于平衡状态,故2FT=FfA,所以FT=100
N。
(2)人脚对A的摩擦力的大小和方向。
考点2摩擦力种类的突变问题
8.(2019·安徽淮南二中高一月考)水平桌面上一重为200
N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15
N、30
N、80
N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)。
A.15
N,30
N,40
N　　B.15
N,30
N,80
N
C.0,0,40
N　　D.40
N,40
N,40
N
9.(2019·湖南淮北一中模拟)(多选)
如图3-3-2-8所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上,木块m受到向右的拉力F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μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　)。
图3-3-2-8
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
C.当F>μ2(m+M)g时,木板便会开始运动
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
10.(2019·河南安阳联考)如图3-3-2-9甲所示,A、B两个物体叠放在水平面上,A物体与一拉力传感器相连接,连接传感器和物体A的细绳保持水平。从t=0时起,用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在B物体上,传感器的示数随时间变化的图像如图3-3-2-9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(　　)。
图3-3-2-9
A.A、B之间的最大静摩擦力
B.水平面与B之间的滑动摩擦力
C.A、B之间的动摩擦因数μAB
D.B与水平面间的动摩擦因数μ
11.(2019·上海大同中学高一月考)如图3-3-2-10所示,O1是主动轮,O2是从动轮,传送带水平放置。当主动轮顺时针匀速转动时,重10
N的物体A同传送带一起匀速运动,已知物体与传送带间的最大静摩擦力为5
N。
图3-3-2-10
(1)分析物体A的受力情况;
(2)请讨论传送带上P、Q两点静摩擦力的方向。
12.(2019·浙江镇海中学周测)试分析你骑着自行车匀速前进和推着自行车匀速前进时,前、后轮受摩擦力的方向。
第3节
摩擦力
课时2
静摩擦力
考点1静摩擦力的大小和方向
1.(2019·江苏扬州高三调考)某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,如图3-3-2-1所示。不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是(　　)。
图3-3-2-1
A.小棋子共受三个力作用
B.棋子对棋盘的压力大小等于重力
C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
D.质量不同的棋子所受的摩擦力不同
答案：D
解析：小棋子受到重力、摩擦力、棋盘的吸引力和棋盘的支持力作用,选项A错误;棋盘对棋子的摩擦力等于棋子的重力,故无论棋子的磁性多强,摩擦力是不变的,质量不同的棋子所受的重力不同,故摩擦力不同,选项B、C错误,选项D正确。
2.(2019·上海南洋模范中学学业水平测试)一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力,即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图3-3-2-2所示,其中F1=10
N,F2=2
N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为(　　)。
图3-3-2-2
A.10
N,方向向左　　B.6
N,方向向右
C.2
N,方向向右　　D.0
答案：C
解析：当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于静止状态时,由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8
N,方向向左。可知最大静摩擦力Ffmax≥8
N。当撤去力F1后,F2=2
N3.(2019·湖南长沙一中高一月考)(多选)如图3-3-2-3所示,人握住旗杆匀速上爬,之后又匀速下滑,则(　　)。
图3-3-2-3
A.向上爬时人受到的摩擦力的方向是向下的
B.向下滑时人受到的摩擦力的方向是向上的
C.手握旗杆的力越大,人受到的摩擦力越大
D.若手握旗杆的力增加,人受到的摩擦力仍保持不变
答案：BD
解析：不管匀速上爬还是匀速下滑,人受到的摩擦力总是与重力平衡,方向与重力相反,B正确,A错误;静摩擦力并不与正压力成正比,静摩擦力总是与使之产生相对滑动趋势的力的大小相等,方向相反,D正确,C错误。
4.(2019·北京人大附中月考)如图3-3-2-4所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的托盘和砝码总质量为0.6
kg,弹簧测力计读数为2
N,滑轮摩擦不计。若轻轻取走部分砝码,使总质量减小为0.4
kg,将会出现的情况是(g=10
m/s2)(　　)。
图3-3-2-4
A.A对桌面的摩擦力不变　　B.A所受合力增大
C.A仍静止不动　　D.弹簧测力计的读数减小
答案：C
解析：初状态时,利用平衡条件有摩擦力f0=mg-F1=4
Nkg时,摩擦力为f1=4
N-2
N=2
N,方向水平向左,故A错误,物体处于平衡状态,所受合外力为零,B错误;因为物体A仍静止,弹簧伸长量不变,D错误,C正确。
5.(2019·湖南湘潭一中月考)如图3-3-2-5所示,有一个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入一定质量的水,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(　　)。
图3-3-2-5
A.容器受到的摩擦力不变
B.容器受到的摩擦力逐渐减小
C.水平力F可能不变
D.水平力F必须逐渐增大
答案：C
解析：静摩擦力大小等于水和容器的重力,随水的不断注入,静摩擦力不断增大,A、B错误;当一开始推力F就比较大时,即满足μF≥m总g时,水平力F可以不变,C正确,D错误。
6.(2019·安徽寿县一中高三月考)(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中,设计了如图3-3-2-6甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮使桌面上方细绳水平),整个装置处于静止状态。实验开始时,打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子,若力传感器采集的图像如图3-3-2-6乙所示,则结合该图像,下列说法正确的是(　　)。
图3-3-2-6
A.可求出空沙桶的重力
B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小
C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小
D.可判断第50
s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)
答案：ABC
解析：t=0时,传感器显示拉力为2
N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力,大小为2
N,分析可知空沙桶的重力也等于2
N,A正确;t=50
s时摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力为3.5
N,同时小车开始运动,说明带有沙的沙桶重力等于3.5
N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力,最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,故摩擦力突变为3
N的滑动摩擦力,B、C正确;此后由于沙和沙桶重力3.5
N大于滑动摩擦力3
N,故第50
s后小车将加速运动,D错误。
7.(2019·湖北黄梅高一月考)如图3-3-2-7所示,人重600
N,木块A重400
N,人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2。现人用水平力拉绳,使他与木块一起向右做匀速直线运动,滑轮摩擦不计,求:
图3-3-2-7
(1)人对绳的拉力大小;
答案：设绳子的拉力为FT,木块与地面间的摩擦力为FfA。
(1)取人和木块为整体,并对其进行受力分析,如图甲所示,由题意可知FfA=μ(mA+m人)g=200
N。由于系统处于平衡状态,故2FT=FfA,所以FT=100
N。
(2)人脚对A的摩擦力的大小和方向。
答案：
取人为研究对象,对其进行受力分析,如图乙所示。
由于人处于平衡状态,故FT==100
N,
由于人与木块A处于相对静止状态,故人与木块A之间的摩擦力为静摩擦力。
由牛顿第三定律可知人脚对木块A的摩擦力方向水平向右,大小为100
N。
考点2摩擦力种类的突变问题
8.(2019·安徽淮南二中高一月考)水平桌面上一重为200
N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15
N、30
N、80
N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)。
A.15
N,30
N,40
N　　B.15
N,30
N,80
N
C.0,0,40
N　　D.40
N,40
N,40
N
答案：A
解析：物体与桌面间的最大静摩擦力Fm=μmg=40
N,故F1=15
NN,F2=30
NN,F3=80
N>Fm,物体受滑动摩擦力Ff3=μmg=40
N,故A项正确。
9.(2019·湖南淮北一中模拟)(多选)
如图3-3-2-8所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上,木块m受到向右的拉力F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μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　)。
图3-3-2-8
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
C.当F>μ2(m+M)g时,木板便会开始运动
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
答案：AD
解析：由于木块在木板上运动,所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用,其大小为μ1mg,根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为μ1mg。又由于木板处于静止状态,木板在水平方向上受到木块的摩擦力μ1mg和地面的静摩擦力的作用,二力平衡,A正确,B错误;若增大F的大小,只能使木块加速运动,但木块对木板的滑动摩擦力大小不变,因而也就不可能使木板运动起来,C错误,D正确。
10.(2019·河南安阳联考)如图3-3-2-9甲所示,A、B两个物体叠放在水平面上,A物体与一拉力传感器相连接,连接传感器和物体A的细绳保持水平。从t=0时起,用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在B物体上,传感器的示数随时间变化的图像如图3-3-2-9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(　　)。
图3-3-2-9
A.A、B之间的最大静摩擦力
B.水平面与B之间的滑动摩擦力
C.A、B之间的动摩擦因数μAB
D.B与水平面间的动摩擦因数μ
答案：AB
解析：当A与B之间有相对滑动后,力传感器才有示数,地面对B的最大静摩擦力为Ffm=kt1,A、B相对滑动后,力传感器的示数保持不变,则FfAB=kt2-Ffm=k(t2-t1),A、B正确;因为A、B的质量未知,所以μAB和μ不能求出,C、D错误。
11.(2019·上海大同中学高一月考)如图3-3-2-10所示,O1是主动轮,O2是从动轮,传送带水平放置。当主动轮顺时针匀速转动时,重10
N的物体A同传送带一起匀速运动,已知物体与传送带间的最大静摩擦力为5
N。
图3-3-2-10
(1)分析物体A的受力情况;
答案：物体A受重力和传送带对其的支持力作用。假设物体A受到向右的静摩擦力作用,则物体运动状态必发生变化,这与题目所给状态相矛盾,故物体A不受静摩擦力作用。
(2)请讨论传送带上P、Q两点静摩擦力的方向。
答案：假设传送带不转动,当主动轮转动时,主动轮相对于传送带顺时针转动,题图中主动轮受到P处的静摩擦力竖直向上,则P点受到的静摩擦力竖直向下;从动轮O2是由沿顺时针方向转动的传送带带动,受到Q处的摩擦力竖直向上,则Q点受到的摩擦力竖直向下。
12.(2019·浙江镇海中学周测)试分析你骑着自行车匀速前进和推着自行车匀速前进时,前、后轮受摩擦力的方向。
答案：如图,骑着自行车匀速前进时,人通过链条给后轮一个力,使后轮逆时针转动,若轮与地面接触处光滑,则轮应逆时针转动,即轮相对于地面有向后转动的趋势,由于静摩擦力的方向与物体的运动趋势方向相反,故后轮所受静摩擦力F1的方向向前如图甲所示。前轮转动是由于前轮受到力的作用,若前轮与地面接触处光滑,则前轮就不会转动,故前轮相对于地面有向前的运动趋势,其所受摩擦力向后,如图甲所示。当推着自行车匀速前进时,前、后轮的情况是相同的,都是由于受到地面的摩擦力作用才转动的,所以受到的摩擦力方向均向后,如图乙所示。