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3.3 摩擦力
第3章
内容索引
01
02
课前篇
自主预习
课堂篇
探究学习
学习目标
1.知道滑动摩擦力的概念及产生条件。(物理观念)
2.会判断滑动摩擦力的方向。(科学思维)
3.知道滑动摩擦力的大小跟什么有关,会求滑动摩擦力。(科学思维)
4.知道静摩擦力的概念及产生条件。(物理观念)
5.知道最大静摩擦力的概念,知道静摩擦力的大小范围,会判断静摩擦力的方向。(科学思维)
思维导图
课前篇
自主预习
必备知识
一、滑动摩擦力
1.定义:当一个物体跟另一个物体有相对滑动时,在它们的接触面上产生的摩擦力,叫滑动摩擦力。
2.方向:滑动摩擦力的方向总是跟物体的相对运动的方向相反,始终阻碍着物体间的相对运动。
3.大小:
(1)公式f=μN。
(2)动摩擦因数μ:它的数值跟相互接触的两个物体的表面材料性质、
表面状况(粗糙程度、干湿情况等)有关。
二、静摩擦力
1.定义:物理学中,把物体间有相对滑动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力。
2.方向:静摩擦力的方向跟物体相对滑动趋势方向相反,始终阻碍着
相对滑动趋势。
3.大小:
(1)最大静摩擦力:静摩擦力的最大值。在实验中,它等于木块刚被拉动时拉力的大小。
(2)静摩擦力是一个变力,它的大小可以在零与最大静摩擦力之间变化。
自我检测
1.正误辨析
(1)有相对运动的物体间一定有摩擦力。( )
答案
×
(2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方向垂直。( )
答案
√
(3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。( )
答案
×
(4)一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力。( )
答案
√
(5)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比。( )
答案
×
2.已知木箱重力为200
N,木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,当木箱在水平桌面上以10
m/s的速度运动时,木箱所受桌面的摩擦力大小为 N;当用20
N的水平外力推木箱没有推动时,木箱受到的摩擦力大小为 N;当在该木箱上放一相同的木箱,两箱一起以15
m/s的速度运动时,下面木箱所受桌面的摩擦力大小为 N。?
答案
40 20 80
课堂篇
探究学习
探究一
滑动摩擦力
情境探究
(1)按如图甲所示实验装置做一做:用力拉动木板,使之在桌面上滑动。
①木块受到的摩擦力大小和测力计示数有什么关系?
②在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化?
③在木板上铺一块较粗糙的毛巾,摩擦力如何变化?
(2)如图乙所示,木块放在木板上,用外力把木板向右抽离,在此过程中,
①木块相对地面向什么方向运动?相对木板向什么方向运动?木块受到的摩擦力方向如何?
②滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗?
要点提示
(1)①相等 ②增大 ③增大
(2)①木块相对地面向右运动,相对木板向左运动,木块受到的滑动摩擦力方向向右,与木块运动方向相同。
②滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,即滑动摩擦力可能是动力,也可能是阻力。
关键能力
1.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力)。
(2)物体间的接触面不光滑。
(3)两物体间存在相对运动。
2.滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动的方向相反。
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反。
3.滑动摩擦力的大小
(1)公式法:根据公式f=μN计算。
①压力N是物体与接触面间的压力,不一定等于物体的重力,N的大小根据物体的受力情况确定。
②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关,而与物体间的压力、接触面的大小无关。
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。
探究应用
例1有关滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
B.滑动摩擦力的方向一定与两物体间相对运动的方向相反
C.物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大
D.接触面间接触面积越大,滑动摩擦力也一定越大
解析
滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的方向相反,但不一定与物体运动方向相反,故A错误,B正确;滑动摩擦力的大小f=μN,与物体在支持面上的滑动速度无关,与接触面积也无关,故C、D错误。
答案
B
规律方法
(1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向相反”并不是与“运动的方向”相反。
(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动,而不是阻碍物体的运动。
例如:如图所示,
物体A、B都向右运动,速度分别为vA=1
m/s,
vB=2
m/s,则A相对B向左运动,A受到B向右的滑动摩擦力F1,是动力;B受到A向左的滑动摩擦力F2,是阻力。
变式训练1质量为3
kg的木块放在水平地板上,用F=6
N且水平向右的拉力拉该木块时,木块恰能做匀速直线运动。(g取10
m/s2)问:
(1)木块与地板间的动摩擦因数是多大?
(2)若在木块运动过程中撤去拉力,在木块继续向前滑行的过程中,木块受到的摩擦力是多大?
(3)若F的大小变为10
N,则木块受到的摩擦力是多大?
(4)若在木块运动过程中将F的方向改为水平向左,则在木块向右运动的过程中,受到的摩擦力是多大?方向如何?
(5)若F的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上,则此时应加一个多大的水平拉力,才能使该木块保持匀速直线运动状态?
解析
(1)木块做匀速直线运动,则滑动摩擦力f1=F=6
N,
而f1=μN=μmg,
(2)f2=μN=f1=6
N。
(3)f3=μN=f1=6
N。
(4)f4=μN=f1=6
N,方向水平向左。
(5)此时木块和地板间的压力N'=mg-F=24
N,f5=μN'=4.8
N。则此时要保持木块匀速运动,需满足拉力F'=f5=4.8
N。
答案
(1)0.2 (2)6
N (3)6
N (4)6
N 方向水平向左 (5)4.8
N
探究二
静摩擦力
情境探究
把木块放在水平桌面上,用测力计沿水平方向向右拉木块,如图所示。当测力计的示数为1
N时,木块没有动;逐渐增大拉力到2
N时,木块仍静止;继续增大拉力到4
N时,木块开始移动,此时拉力突然变小到3.8
N,此后木块匀速运动,拉力保持3.8
N不变。
(1)木块受到的拉力为1
N时,有相对桌面滑动的趋势但没有运动,说明什么呢?
(2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化?当变为滑动摩擦力时,摩擦力为什么又变小了?
要点提示
(1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1
N的力,这个力就是桌面对木块的静摩擦力。
(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,但有一个最大值。这个最大值比滑动摩擦力稍微大一些。
关键能力
1.静摩擦力的产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)。
(2)接触面粗糙。
(3)两物体间有相对滑动的趋势。
2.静摩擦力的方向
(1)在接触面上与接触面相切,且与物体相对滑动趋势的方向相反。
(2)当物体处于平衡状态时,与使物体产生相对滑动趋势的外力方向相反。
3.静摩擦力的大小
(1)范围:0(2)计算:物体处于平衡状态时,根据二力平衡条件求解。
4.说明
(1)静摩擦力的方向与相对滑动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反。
(2)静摩擦力发生在相对静止的两物体之间,受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体也可能受静摩擦力作用。
探究应用
例2(多选)如图所示,一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上,且受到水平推力F的作用,下列说法正确的是( )
A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上
B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大
C.若木块静止,当F增大时,最大静摩擦力随之增大
D.若开始时木块静止,当撤去F木块沿墙壁下滑时,木块不受摩擦力作用
解析
若木块静止,则木块受到的静摩擦力与mg始终大小相等、方向相反,即静摩擦力大小为mg,方向竖直向上,当推力F增大时,物体仍然静止,故静摩擦力的大小不变,但最大静摩擦力增大,故A、C正确,B错误;当撤去F时,墙壁与木块间无弹力,则木块不受摩擦力作用,故D正确。
答案
ACD
规律方法
静摩擦力的大小与压力大小无关,但接触面间的压力越大,最大静摩擦力越大。
变式训练2(多选)如图所示,质量为m的物体在水平向左的拉力F1和水平向右的拉力F2作用下,始终静止于水平地面上,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力的大小f和方向为( )
A.F1>F2时,f=F1-F2,方向水平向右
B.F1C.F1=F2,f=0
D.根据摩擦力计算公式可知,f为定值μmg
解析
当F1>F2时,物体有向左滑动的趋势,故f方向为水平向右,根据平衡条件可知f=F1-F2,A对;当F1答案
AC
探究三
摩擦力的综合分析与计算
例3如图所示,质量为20
kg的物体静止放在水平地面上,已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为120
N,动摩擦因数是0.5,物体的一端与一根劲度系数为4×103
N/m的水平轻质弹簧相连(设弹簧的形变始终在弹性限度内,g取10
m/s2),问:
(1)将弹簧拉长2
cm时,地面对物体的摩擦力f1多大?
(2)将弹簧拉长4
cm时,地面对物体的摩擦力f2多大?
(3)物体在水平地面上做匀速直线运动时,弹簧形变量x多大?
探究应用
解析
(1)根据胡克定律F=kx,当x1=2
cm=0.02
m时,F1=4×103×0.02
N=80
N
拉力F1小于最大静摩擦力,物体处于静止状态且具有向右滑动的趋势,此时地面对物体的静摩擦力大小为f1=80
N。
(2)当x2=4
cm=0.04
m时,F2=4×103×0.04
N=160
N,大于最大静摩擦力,物体已经运动,这时摩擦力为滑动摩擦力,大小为f2=μN=μmg=0.5×20×10
N=100
N。
(3)当物体在水平地面上匀速运动时,物体受滑动摩擦力和弹簧拉力,弹簧
答案
(1)80
N (2)100
N (3)0.025
m
规律方法
1.根据拉力F和最大静摩擦力的大小关系判断物体受静摩擦力还是滑动摩擦力。
2.静摩擦力可用二力平衡求解,滑动摩擦力可用公式f=μN求解。
变式训练3质量为2
kg的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,现给物体一水平推力F,g取10
m/s2。
(1)当推力大小为5
N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(2)当推力大小为12
N时,地面对物体的摩擦力是多大?
解析
(1)在地面上,FN=mg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力Fmax)大小为Fmax=μFN=0.5×2×10
N=10
N,
当推力F=5
N时,FN。
(2)当推力F=12
N时,F>Fmax,物体滑动,则地面对物体的滑动摩擦力的大小F滑=μFN=10
N。
答案
(1)5
N (2)10
N
随堂检测
1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A.滑动摩擦力与物体的重力成正比
B.受滑动摩擦力作用的物体一定是运动的
C.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
D.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
解析
滑动摩擦力与物体间的压力成正比,选项A错误;受滑动摩擦力作用的物体可能是运动的,也可能是静止的,如木块在桌面上滑动,静止的桌面也受到滑动摩擦力,选项B错误;滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,阻碍物体间的相对运动,但是与物体运动的方向可能相反也可能相同,选项C错误,D正确。
答案
D
2.如图所示,在μ=0.1的水平面上有一个向右运动的物体,质量为20
kg,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10
N的拉力的作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g取10
N/kg)( )
A.10
N,向右
B.10
N,向左
C.20
N,向右
D.20
N,向左
解析
f=μN=μmg=20
N,方向与相对运动方向相反,即向左,故选项D正确。
答案
D
3.某物体所受重力为200
N,放置在水平地面上,地面对它的最大静摩擦力为80
N,它与地面间的动摩擦因数为0.39。
(1)用60
N的水平推力推物体,求此时地面对物体的摩擦力的大小;
(2)物体运动起来后,若使其保持匀速直线运动,求在水平方向施加的推力的大小;
(3)物体在水平推力作用下做匀速直线运动的过程中,若撤去水平推力,直到停止前,求地面对物体的摩擦力的大小。
解析
(1)地面对物体的最大静摩擦力为fmax=80
N。用F1=60
N的水平推力推物体,推力小于地面对物体的最大静摩擦力,物体仍保持静止,根据平衡条件得地面对物体的摩擦力大小是f1=F1=60
N。
(2)物体运动起来后,若使其保持匀速直线运动,则水平推力与滑动摩擦力大小相等,则有水平推力F2=f2=μN=μG=78
N。
(3)若撤去水平推力,直到停止前,地面对物体的摩擦力仍为滑动摩擦力,大小为78
N。
答案
(1)60
N (2)78
N (3)78
N
本
课
结
束第3章力与相互作用
3.3 摩擦力
课后篇巩固提升
合格考达标练
1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A.只要压力越大,滑动摩擦力就越大
B.压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大
C.压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大
D.动摩擦因数不变,压力越大,滑动摩擦力越大
2.关于由滑动摩擦力公式推出的μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ与滑动摩擦力f成正比,f越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与压力N成反比,N越大,μ越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定
3.一物体置于粗糙水平地面上,按如图所示不同的放法,在水平力F的作用下运动,设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是( )
A.f甲>f乙>f丙
B.f乙>f甲>f丙
C.f丙>f乙>f甲
D.f甲=f乙=f丙
4.关于静摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
B.静摩擦力总是阻力
C.静摩擦力的方向跟物体间相对滑动趋势的方向相反
D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
5.
用手握住瓶子,使瓶子在竖直方向悬空静止,如图所示。关于瓶子所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.握力越大,摩擦力越大
B.只要瓶子不动,摩擦力的大小就与握力的大小无关
C.如果握力加倍,则摩擦力的方向由向下变成向上
D.手越干越粗糙,摩擦力越大
6.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.人走路时,脚和地面之间的摩擦力是阻碍人运动的
B.运动的物体不可能受到静摩擦力
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止不动的
D.摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同
7.水平地面上静止一铁块,重力为200
N,它与地面间的动摩擦因数为0.3,与地面间的最大静摩擦力为65
N,用80
N的水平力推铁块,此后铁块所受的摩擦力为( )
A.60
N
B.65
N
C.80
N
D.0
8.(2020安徽安庆期末)如图所示为一同学从t=0时刻起逐渐增加水平推力推动箱子过程中三个时刻(t1、t2和t3)的漫画图。假设t1时刻推力大小为5
N,t2时刻推力大小为15
N,t3时刻箱子所受摩擦力大小为20
N,据此,下列说法正确的是( )
A.箱子对地面的压力就是箱子的重力
B.t1时刻,箱子所受地面的摩擦力大于5
N
C.t2时刻,箱子所受地面的摩擦力为15
N
D.箱子与地面间的滑动摩擦力小于20
N
9.
如图所示,将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在水平放置的物理书内,书对A4纸的压力为3
N,A4纸与书之间的动摩擦因数为0.3,要把A4纸从书中拉出,拉力至少为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.0.9
N
B.1.8
N
C.9.0
N
D.18
N
等级考提升练
10.(多选)运动员双手握住竖直杆匀速攀上和匀速滑下的过程中,运动员受到的摩擦力分别为f1和f2,不计空气阻力,那么( )
A.f1方向竖直向下,f2方向竖直向上,且f1=f2
B.f1方向竖直向上,f2方向竖直向上,且f1=f2
C.f1为静摩擦力,f2为滑动摩擦力
D.f1为静摩擦力,f2为静摩擦力
11.一物块m在水平力F拉动下,沿静止的水平传送带由左端匀速运动到右端,如图甲所示,这时物块所受摩擦力为f1;现让传送带逆时针匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端,这时物块所受摩擦力大小为f2,如图乙所示。则f1、f2的大小关系满足( )
A.f1=f2
B.f1C.f1>f2
D.上述三种情况都有可能
12.某同学用如图所示的装置测量放在粗糙水平桌面上的长金属板B与铁块A间的动摩擦因数,已知铁块A的质量m=1
kg,用水平力F向左拉金属板B,使其相对于A向左运动,稳定时弹簧测力计示数如图所示。则弹簧测力计示数为 N,A、B间的动摩擦因数μ= 。(g取10
m/s2)?
13.如图所示,一个M=2
kg的物体放在固定的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,用一条质量不计的细绳绕过轻质定滑轮和一个m0=0.1
kg的小桶相连。已知M在水平面上受到的最大静摩擦力fmax=4.5
N,滑轮上的摩擦不计,g取10
m/s2,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小:
(1)只挂m0时;
(2)只挂m0,但在M上再放一个M'=3
kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33
kg的沙子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5
kg的沙子时。
14.“强台风”是一个巨大的能量库,其风速甚至在60
m/s以上。台风登陆以后,会给沿海居民的生产和生活带来一定的危害,不少在台风登陆地区做新闻报道的记者,需要用绳子系在腰上才能保证不被台风吹走。大风真的能把人吹走吗?为方便研究这一问题,我们只考虑一种简单情况,即大风能不能把人吹得在地面上滑动。设某次台风登陆时,水平方向风速大小可达到22
m/s,在经过一个身高为一米七左右人体的面积时所产生的水平风力为164
N。假设这个人重60
kg,台风来临时人站在水平地面上,人与地面间的动摩擦因数为0.26,g取10
m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,试通过计算分析:
(1)当风速达到22
m/s时,人能不能被吹动?
(2)当风速达到15
m/s时,吹在人身上的水平风力达到76
N,人受到的摩擦力为多大?
(3)当风速达到25
m/s时,吹在人身上的水平风力达到212
N,人受到的摩擦力为多大?
第3章力与相互作用
3.3 摩擦力
课后篇巩固提升
合格考达标练
1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A.只要压力越大,滑动摩擦力就越大
B.压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大
C.压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大
D.动摩擦因数不变,压力越大,滑动摩擦力越大
解析由滑动摩擦力计算式f=μN知,两物体间滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数μ及压力N有关,与接触面积及两物体间的相对运动速度无关。
答案D
2.关于由滑动摩擦力公式推出的μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ与滑动摩擦力f成正比,f越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与压力N成反比,N越大,μ越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定
解析动摩擦因数由两物体接触面的粗糙程度及材料决定,与压力、接触面积及滑动摩擦力无关,选项A、B、C错误,D正确。
答案D
3.一物体置于粗糙水平地面上,按如图所示不同的放法,在水平力F的作用下运动,设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是( )
A.f甲>f乙>f丙
B.f乙>f甲>f丙
C.f丙>f乙>f甲
D.f甲=f乙=f丙
解析滑动摩擦力f=μN,滑动摩擦力与接触面间的动摩擦因数以及压力有关,三种情况下μ相同,N也相等,故三种情况下的滑动摩擦力大小相等,D正确。
答案D
4.关于静摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
B.静摩擦力总是阻力
C.静摩擦力的方向跟物体间相对滑动趋势的方向相反
D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
解析静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,但物体可以是运动的,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对滑动趋势,方向与物体间相对滑动趋势的方向相反,但可能与运动方向相同,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小由平行于接触面的外力决定,因此D错误。
答案C
5.
用手握住瓶子,使瓶子在竖直方向悬空静止,如图所示。关于瓶子所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.握力越大,摩擦力越大
B.只要瓶子不动,摩擦力的大小就与握力的大小无关
C.如果握力加倍,则摩擦力的方向由向下变成向上
D.手越干越粗糙,摩擦力越大
解析只要瓶子静止,根据二力平衡的知识,瓶子在竖直方向上受到的静摩擦力与重力总是等大反向,与握力大小无关。B项正确。
答案B
6.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.人走路时,脚和地面之间的摩擦力是阻碍人运动的
B.运动的物体不可能受到静摩擦力
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止不动的
D.摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同
答案D
7.水平地面上静止一铁块,重力为200
N,它与地面间的动摩擦因数为0.3,与地面间的最大静摩擦力为65
N,用80
N的水平力推铁块,此后铁块所受的摩擦力为( )
A.60
N
B.65
N
C.80
N
D.0
解析由于推力F=80
N>fmax=65
N,故铁块运动,此时与地面之间为滑动摩擦力f=μN=0.3×200
N=60
N,A正确。
答案A
8.(2020安徽安庆期末)如图所示为一同学从t=0时刻起逐渐增加水平推力推动箱子过程中三个时刻(t1、t2和t3)的漫画图。假设t1时刻推力大小为5
N,t2时刻推力大小为15
N,t3时刻箱子所受摩擦力大小为20
N,据此,下列说法正确的是( )
A.箱子对地面的压力就是箱子的重力
B.t1时刻,箱子所受地面的摩擦力大于5
N
C.t2时刻,箱子所受地面的摩擦力为15
N
D.箱子与地面间的滑动摩擦力小于20
N
解析箱子对地面的压力大小等于重力大小,但两个力性质不同,故A错误;t1、t2两时刻箱子没有推动,箱子处于静止状态,与地面之间的静摩擦力大小与推力大小相等,故B错误,C正确;t3时刻箱子推走了,箱子所受摩擦力为滑动摩擦力,D错误。
答案C
9.
如图所示,将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在水平放置的物理书内,书对A4纸的压力为3
N,A4纸与书之间的动摩擦因数为0.3,要把A4纸从书中拉出,拉力至少为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.0.9
N
B.1.8
N
C.9.0
N
D.18
N
解析A4纸与书上、下两个接触面都有滑动摩擦力,则有f=2μN=2×0.3×3
N=1.8
N;当拉力等于滑动摩擦力时,拉力最小,所以B正确。
答案B
等级考提升练
10.(多选)运动员双手握住竖直杆匀速攀上和匀速滑下的过程中,运动员受到的摩擦力分别为f1和f2,不计空气阻力,那么( )
A.f1方向竖直向下,f2方向竖直向上,且f1=f2
B.f1方向竖直向上,f2方向竖直向上,且f1=f2
C.f1为静摩擦力,f2为滑动摩擦力
D.f1为静摩擦力,f2为静摩擦力
解析运动员攀上竖直杆过程中受静摩擦力作用,滑下过程受到滑动摩擦力作用,选项C正确,D错误;运动员向上、向下都是匀速运动,且只受重力和摩擦力的作用,由二力平衡知,运动员所受的摩擦力总是向上,大小等于其重力,选项A错误,B正确。
答案BC
11.一物块m在水平力F拉动下,沿静止的水平传送带由左端匀速运动到右端,如图甲所示,这时物块所受摩擦力为f1;现让传送带逆时针匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端,这时物块所受摩擦力大小为f2,如图乙所示。则f1、f2的大小关系满足( )
A.f1=f2
B.f1C.f1>f2
D.上述三种情况都有可能
解析题图甲、乙两种情况下,物块受到的均是滑动摩擦力,f1=f2=μN=μmg。
答案A
12.某同学用如图所示的装置测量放在粗糙水平桌面上的长金属板B与铁块A间的动摩擦因数,已知铁块A的质量m=1
kg,用水平力F向左拉金属板B,使其相对于A向左运动,稳定时弹簧测力计示数如图所示。则弹簧测力计示数为 N,A、B间的动摩擦因数μ= 。(g取10
m/s2)?
解析从题图中知弹簧测力计示数为2.50
N,则铁块A受到的弹簧的拉力F=2.50
N,由于铁块A处于平衡状态,所以A受到的摩擦力f=2.50
N。由f=μmg得μ==0.25。
答案2.50 0.25
13.如图所示,一个M=2
kg的物体放在固定的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,用一条质量不计的细绳绕过轻质定滑轮和一个m0=0.1
kg的小桶相连。已知M在水平面上受到的最大静摩擦力fmax=4.5
N,滑轮上的摩擦不计,g取10
m/s2,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小:
(1)只挂m0时;
(2)只挂m0,但在M上再放一个M'=3
kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33
kg的沙子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5
kg的沙子时。
解析(1)绳子的拉力大小等于小桶的重力大小,因为m0g=1
NN。
(2)在M上再放一个M'=3
kg的物体,M仍静止,故受静摩擦力f2=f1=1
N。
(3)只在桶内加入m1=0.33
kg的砂子,因为(m0+m1)g=4.3
NN。
(4)只在桶内加入m2=0.5
kg的砂子,因为(m0+m2)g=6
N>fmax,故M处于运动状态,受到滑动摩擦力作用,则f4=μN=μMg=4
N。
答案(1)1
N (2)1
N (3)4.3
N (4)4
N
14.“强台风”是一个巨大的能量库,其风速甚至在60
m/s以上。台风登陆以后,会给沿海居民的生产和生活带来一定的危害,不少在台风登陆地区做新闻报道的记者,需要用绳子系在腰上才能保证不被台风吹走。大风真的能把人吹走吗?为方便研究这一问题,我们只考虑一种简单情况,即大风能不能把人吹得在地面上滑动。设某次台风登陆时,水平方向风速大小可达到22
m/s,在经过一个身高为一米七左右人体的面积时所产生的水平风力为164
N。假设这个人重60
kg,台风来临时人站在水平地面上,人与地面间的动摩擦因数为0.26,g取10
m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,试通过计算分析:
(1)当风速达到22
m/s时,人能不能被吹动?
(2)当风速达到15
m/s时,吹在人身上的水平风力达到76
N,人受到的摩擦力为多大?
(3)当风速达到25
m/s时,吹在人身上的水平风力达到212
N,人受到的摩擦力为多大?
解析(1)人和地面之间的压力为N=mg=600
N,人和地面之间的最大静摩擦力为fmax=μN=156
N
因为164
N>fmax,所以人能被吹动。
(2)当风力F1=76
N时,由于F1N。
(3)当风力F2=212
N时,由于F2>fmax,所以人能被吹动,人受到地面对他的滑动摩擦力,其大小为f2=μN=156
N。
答案(1)能 (2)76
N (3)156
N
