第三节 摩 擦 力
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一、概念判断
1.滑动摩擦力的方向一定与接触面的压力方向垂直。( √ )
2.滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。( × )
提示:滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反,与运动方向相同或相反。
3.物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比。( × )
提示:滑动摩擦力的大小与压力大小成正比,压力可以等于重力,也可以不等于重力。
4.静摩擦力一定是静止物体受到的摩擦力。( × )
提示:受静摩擦力的物体可以是运动的。
5.静摩擦力可以是动力。( √ )
6.静摩擦力的大小与压力成正比。( × )
提示:最大静摩擦力与压力有关,非最大静摩擦力与压力无关。
二、选择题
·题组一 滑动摩擦力
1.下列关于摩擦力的说法中正确的是( )
A.一定是相对地球静止不动的物体才受静摩擦力
B.运动的物体不可能受静摩擦力的作用
C.滑动摩擦力的方向一定与运动方向相反
D.在粗糙程度相同的接触面上,滑动摩擦力的大小一定与正压力的大小成正比
【解析】选D。受静摩擦力的物体可以是相对于地面运动的,也可以是相对于地面静止的,A、B错误;滑动摩擦力的方向不一定与运动方向相反,例如水平传送带上在摩擦力作用下加速运动的物块,摩擦力与运动方向相同,C错误;根据滑动摩擦力公式f=μFN可知,在粗糙程度相同的接触面上,滑动摩擦力的大小一定与正压力的大小成正比,D正确。
2.(原创题)关于水平面上滑行的物体所受摩擦力的说法正确的是( )
A.有摩擦力一定有弹力
B.当物体与支持面间的压力一定时,滑动摩擦力将随接触面增大而增大
C.滑动摩擦力不可能提供动力
D.水平面上运动的物体当外力变为零时,滑动摩擦力也变为零。
【解析】选A。根据摩擦力产生的条件可知,有摩擦力一定有弹力,A正确;当物体与支持面间的压力一定时,滑动摩擦力与接触面积无关,B错误;滑动摩擦力可以是阻力,也可提供动力,C错误;只要物体运动,则一定还继续受到滑动摩擦力,D错误。
3.如图所示,质量为10
kg的货物在水平面上向左运动过程中,受到大小为10
N、方向向右的水平拉力F的作用,货物与水平面的动摩擦因数为0.2,则货物所受摩擦力的大小和方向是(g取10
m/s2)( )
A.20
N、水平向左
B.20
N、水平向右
C.10
N、水平向左
D.10
N、水平向右
【解析】选B。货物在水平面上向左运动,受到水平面滑动摩擦力方向向右;货物对水平面的压力大小N等于货物的重力G,则摩擦力大小为:f=μN=μG=0.2×100
N=20
N,故B正确,A、C、D错误。
·题组二 静摩擦力
4.关于静摩擦力,下列说法正确的是( )
A.两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用
B.静摩擦力一定是阻力
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
D.在压力一定的条件下,静摩擦力的大小是可以变化的,但有一定限度
【解析】选D。静摩擦力产生条件:相互挤压,接触面粗糙且有相对运动趋势,只有同时满足才能产生静摩擦力,故A错误;静摩擦力不一定是阻力,比如:正在与传送带一起沿斜向上运动的物体,所受到的静摩擦力是动力,此时物体处于运动状态,故B、C错误;在压力一定的条件下,最大静摩擦力通常不变,但静摩擦力却随引起运动趋势的外力的变化而变化,故D正确。
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【解题指南】静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反,也可能与物体的运动方向相同,但一定与物体相对运动趋势方向相反。静止物体所受静摩擦力不一定为零。
5.如图所示,用力F把铁块压在竖直墙上不动,那么,当F增大时,关于铁块对墙的压力N,铁块受墙的摩擦力f,下列判断正确的是( )
A.N增大,f不变 B.N增大,f增大
C.N变小,f不变
D.N不变,f不变
【解析】选A。已知物体处于静止状态,摩擦力大小等于重力大小;故摩擦力f不变,B错误;铁块对墙的压力N等于外力F,故N增大,A正确,C、D错误。
6.
(2021·岳阳高一检测)一重为10
N的物体静止在水平桌面上,动摩擦因数为0.25,现用2
N的水平推力向右推它但未能推动,如图所示,则此种情况下物体所受摩擦力情况是( )
A.摩擦力的方向向右,大小等于2
N
B.摩擦力的方向向右,大小等于2.5
N
C.摩擦力的方向向左,大小等于2
N
D.摩擦力的方向向左,大小等于2.5
N
【解析】选C。由于物体受到水平向右的推力,但是物体没有被推动,所以物体此时受到的是静摩擦力,静摩擦力的大小和推力的大小相等,方向相反,所以摩擦力的方向向左,大小等于2
N。
三、非选择题
7.如图所示,重20
N的物体A正在水平粗糙地面上向右运动,现给A施加一水平向左、大小是20
N的水平拉力F,若A与地面间的滑动摩擦系数是0.2,求在施加拉力后的极短时间内,A所受摩擦力的大小和方向。
【解析】物体相对于水平地面向右运动,水平地面对物体的滑动摩擦力方向向左,物体对水平地面的压力大小为N=G=20
N
则水平地面对物体的摩擦力的大小为
f=μN=0.2×20
N=4
N
答案:4
N 方向向左
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"关键能力·综合练JS.TIF"
一、选择题
1.关于摩擦力,以下说法中正确的是( )
A.运动的物体可能受到静摩擦力作用,但静止的物体不可能受到滑动摩擦力作用
B.摩擦力的存在依赖于正压力,其大小与正压力成正比
C.摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
D.摩擦力的方向有可能与速度方向不在同一直线上
【解析】选D。运动物体可能受到静摩擦力作用,静止物体可能受到滑动摩擦力作用,比如人在冰面上滑冰时,冰面受到滑动摩擦力,A错误;滑动摩擦力总是与正压力成正比,而静摩擦力与正压力没有必然的关系,故B错误;摩擦力的方向总与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反,不一定与物体运动的方向相反,故C错误;摩擦力的方向有可能与速度方向不在同一直线上,比如汽车转弯时摩擦力方向与速度方向不在一条直线上,故D正确。
2.如图所示,重为G的物体沿竖直墙壁下滑,物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力大小为( )
A.μG
B.0
C.G
D.无法确定
【解析】选B。物体沿竖直墙壁下滑,因为物体和墙壁之间没有挤压,所以物体和墙壁之间没有摩擦力,B正确。
3.(原创题)如图所示,一质量为0.2
kg的物体在受到100
N垂直于墙面的作用力下,静止于动摩擦因数μ=0.1的竖直墙面上,则物体受到的摩擦力为(g取10
N/kg)( )
A.10
N,方向向下
B.10
N,方向向上
C.2
N,方向向上
D.2
N,方向向下
【解析】选C。物体处于静止状态,由二力平衡可知物体受到的静摩擦力等于物体的重力,即f=mg=0.2
kg×10
N/kg=2
N,方向与重力方向相反,方向向上,故C正确。
4.重量为200
N的木块放在水平地面上,至少要用25
N的水平推力才能使它从原地开始运动,木块从原地移动以后,用20
N的水平推力就可以使它继续做匀速运动,下列说法正确的是( )
A.木块与水平地面的最大静摩擦力大小为20
N
B.木块受到的滑动摩擦力大小为25
N
C.木块与地面的动摩擦因数为0.25
D.若用10
N的水平推力推静止的木块,木块受到的摩擦力大小为10
N
【解析】选D。要用25
N的水平推力,木块才能从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木块与地面间的最大静摩擦力为25
N,如果用10
N的水平推力推静止的木块,则因为10
N<25
N,则木块不动,此时木块所受的摩擦力为10
N,故A错误,D正确;用20
N的水平推力,使木块继续做匀速运动,则由平衡条件得到,木块受到的滑动摩擦力f=20
N,木块与地面间的动摩擦因数为μ===0.1,B、C错误。
5.
(多选)(2021·威海高一检测)如图所示,传送带以速度v1逆时针匀速转动。物块从传送带顶端以初速度v2滑到传送带上。在物块滑到传送带上的瞬间,关于物块受到的摩擦力,下列判断正确的是( )
A.可能受到沿着传送带向上的静摩擦力
B.可能受到沿着传送带向下的静摩擦力
C.可能受到沿着传送带向下的滑动摩擦力
D.可能不受摩擦力
【解析】选A、C。当v1=v2时,物块与传送带相对静止,物块有向下运动的趋势,则静摩擦力方向沿传送带向上,当v1>v2时,物块相对传送带向上运动,物块受到沿传送带向下的滑动摩擦力,当v16.民间艺人用双手握住竖立的竹竿匀速上攀和匀速下滑时,他所受的摩擦力大小分别为f1、f2,则( )
A.f1向上、f2向上,且f1=f2
B.f1向下、f2向上,且f1=f2
C.f1向上、f2向上,且f1>f2
D.f1向下、f2向上,且f1>f2
【解析】选A。匀速上攀时,其重力与静摩擦力平衡,由平衡条件可知f1方向竖直向上且f1=G,匀速下滑时,其重力与滑动摩擦力平衡,则f2方向竖直向上且f2=G,所以f1=f2,A正确,B、C、D错误。
7.(多选)水平木板上有质量m=3
kg的物块,受到随时间t按一定规律变化的水平拉力F的作用如图1所示,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力f的大小如图2所示,取重力加速度g=10
m/s2,下列判断正确的是( )
A.t=1
s时外力F一定等于零
B.t=7
s时外力F一定等于3
N
C.物块与木板间的动摩擦因数为0.1
D.物块与木板间的动摩擦因数为0.13
【解析】选A、C。根据题意可知水平木板表面粗糙,因为物块在水平方向上的摩擦力在t=1
s时为零,若受到不为零的外力F作用,则必定会产生摩擦力,故互相矛盾,因此t=1
s时F=0,A正确;t=7
s时摩擦力为滑动摩擦力,大小等于3
N,但是外力未必等于3
N,选项B错误;由图2可知,物块受到的滑动摩擦力f=3
N,因为f=μmg,动摩擦因数μ===0.1,C正确,D错误。
8.(2021·黄冈高一检测)把一重为G的物体用一个水平推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直且足够高的平整的墙上,如图所示。t=0开始物体所受的摩擦力f随t变化关系正确的是(f【解析】选D。由于物体所受的水平推力为F=kt
由二力平衡得,墙与物体间的压力
FN=kt
当F比较小时,物体受到的摩擦力f小于物体的重力G,物体将沿墙壁下滑,此时物体间的摩擦力为滑动摩擦力,大小为
f=μkt
当摩擦力f等于重力G时,物体不能立即停止运动,物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力,随着摩擦力的增大,摩擦力将大于重力,物体做减速运动直至静止,摩擦力将变为静摩擦力,静摩擦力与正压力无关,跟重力始终平衡。大小为f=G,故D正确。
二、非选择题
9.为了测定木块A和木板B之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验,图甲为其实验装置示意图。该同学在实验中的主要操作有:
A.用弹簧测力计测出木块A的重力为G=6.00
N
B.用弹簧测力计测出木板B的重力为G′=9.25
N
C.按图甲的装置安装器材,安装过程中用手按住木块和木板
D.松开按住木块和木板的手,让其运动,并即刻读出弹簧测力计的示数
(1)该同学的上述操作中有一个步骤是多余的,有一个步骤存在错误。多余的步骤是________。存在错误的步骤是________。
(2)存在错误的步骤应该修改为:_________________________________。
(3)按正确方法重新操作,弹簧测力计的示数如图乙所示,其示数为________
N。
(4)根据该同学的测量数据,可得到木块A和木板B之间的动摩擦因数为________。
【解析】(1)要测量木块A和木板B之间的动摩擦因数,由滑动摩擦力的公式知
μ=
所以要知道滑动摩擦力的大小和A对B的压力的大小,A对B的压力和A的重力相等,所以需要知道A的质量,但B的重力没有用,所以不需要知道B的质量,多余的步骤是B;按图甲的装置安装器材,安装过程中用手按住木块和木板,C步骤正确;通过弹簧测力计的示数来测量滑动摩擦力的大小,当木块刚开始运动时,示数不稳定,此时读数带来的误差较大,所以步骤D错误。
(2)正确的做法应该是:松开按住木块和木板的手,让其运动,待木块静止后读出弹簧测力计的示数。
(3)示数由弹簧测力计可以直接读出为2.10
N。
(4)μ===0.35
答案:(1)B D (2)松开按住木块和木板的手,让其运动,待木块静止后读出弹簧测力计的示数 (3)2.10 (4)0.35
10.质量为3.0
kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0
N时,木箱静止;当拉力F2=10.3
N时,木箱做匀速运动,g取9.8
N/kg,求:
(1)木箱与地面间的动摩擦因数;
(2)木箱在8.0
N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;
(3)木箱在12.0
N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小。(最大静摩擦力大小为滑动摩擦力大小)
【解析】(1)当拉力F2=10.3
N时,木箱做匀速运动,水平方向受到滑动摩擦力f1与拉力F2,根据平衡条件得:
f1=F2=10.3
N
又f1=μN=μmg,得:μ==≈0.35
(2)由题意,木箱在8.0
N的拉力作用下处于静止状态,根据平衡条件得摩擦力:f2=F1=8.0
N
(3)12
N大于最大静摩擦力,所以木箱受到的是滑动摩擦力,则:f3=f1=10.3
N
答案:(1)0.35 (2)8.0
N (3)10.3
N
11.如图所示,在两块相同的竖直木板A、B间有重力为50
N的物体。用两个大小均为F=200
N的水平力压木板,物体与木板间的动摩擦因数为μ=0.2。求:
(1)当物体不动时,物体与木板A间的摩擦力大小;
(2)若用竖直向上的力将物体拉出来,所需拉力的最小值。
【解析】(1)物体静止时,受重力和AB对物体的向上的静摩擦力,所以有:fA=G=25
N
(2)若用竖直向上的力将物体拉出来,须克服木板与物体间的滑动摩擦力(约等于最大静摩擦力)和重力,有:
N=F,FT=G+2μN=(50+2×0.2×200)
N=130
N
答案:(1)25
N (2)130
N
12.(2021·福州高一检测)如图所示,质量为2
kg的物体放在水平地板上,用一原长为8
cm的轻质弹簧水平拉该物体,当其刚开始运动时,弹簧的长度为11
cm,当弹簧拉着物体匀速前进时,弹簧的长度为10.5
cm,已知弹簧的劲度系数k=200
N/m。求:
(1)物体所受的最大静摩擦力为多大;
(2)物体所受的滑动摩擦力的大小;
(3)物体与地板间的动摩擦因数是多少。(g均取10
m/s2)
【解析】(1)物体所受的最大静摩擦力就等于物体刚开始滑动时的弹簧拉力大小,由胡克定律可求得
fmax=F1=kx1=200×(0.11-0.08)
N=6
N
(2)匀速前进时,弹簧伸长2.5
cm,弹簧的拉力等于滑动摩擦力,所以滑动摩擦力
f=F2=kx2=200×(0.105-0.08)
N=5
N
(3)由f=μN=μmg
得μ===0.25
答案:(1)6
N (2)5
N (3)0.25
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"素养提升·创新练JS.TIF"
早期有两款自行车曾引起大家的注意。一款是将脚踏直接安在前轮上骑行,如图甲所示;另一款是无脚踏链条靠骑车者两脚在地上划着走,如图乙所示。试分析以下问题:
(1)甲图款式的自行车,前轮和后轮的摩擦力分别朝哪?
(2)乙图所示的款式,前轮和后轮的摩擦力分别朝哪?
【解析】(1)甲图款前轮运动时有相对地面向后运动的趋势,则所受摩擦力向前,后轮有相对地面向前运动的趋势,则后轮受摩擦力向后。
(2)乙图款前轮和后轮都有相对地面向前运动的趋势,所受摩擦力都是向后的。
答案:见解析
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"独具B.TIF"
【解题指南】
摩擦力的方向不总是和物体运动方向相反,但是一定和物体相对运动方向相反。自行车的前轮和后轮受到的摩擦力方向与人走路时前脚和后脚受到的摩擦力的方向分析情况是一样的。
PAGE第三节 摩 擦 力
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一、概念判断
1.滑动摩擦力的方向一定与接触面的压力方向垂直。( √ )
2.滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。( × )
提示:滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反,与运动方向相同或相反。
3.物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比。( × )
提示:滑动摩擦力的大小与压力大小成正比,压力可以等于重力,也可以不等于重力。
4.静摩擦力一定是静止物体受到的摩擦力。( × )
提示:受静摩擦力的物体可以是运动的。
5.静摩擦力可以是动力。( √ )
6.静摩擦力的大小与压力成正比。( × )
提示:最大静摩擦力与压力有关,非最大静摩擦力与压力无关。
二、选择题
·题组一 滑动摩擦力
1.下列关于摩擦力的说法中正确的是( )
A.一定是相对地球静止不动的物体才受静摩擦力
B.运动的物体不可能受静摩擦力的作用
C.滑动摩擦力的方向一定与运动方向相反
D.在粗糙程度相同的接触面上,滑动摩擦力的大小一定与正压力的大小成正比
【解析】选D。受静摩擦力的物体可以是相对于地面运动的,也可以是相对于地面静止的,A、B错误;滑动摩擦力的方向不一定与运动方向相反,例如水平传送带上在摩擦力作用下加速运动的物块,摩擦力与运动方向相同,C错误;根据滑动摩擦力公式f=μFN可知,在粗糙程度相同的接触面上,滑动摩擦力的大小一定与正压力的大小成正比,D正确。
2.(原创题)关于水平面上滑行的物体所受摩擦力的说法正确的是( )
A.有摩擦力一定有弹力
B.当物体与支持面间的压力一定时,滑动摩擦力将随接触面增大而增大
C.滑动摩擦力不可能提供动力
D.水平面上运动的物体当外力变为零时,滑动摩擦力也变为零。
【解析】选A。根据摩擦力产生的条件可知,有摩擦力一定有弹力,A正确;当物体与支持面间的压力一定时,滑动摩擦力与接触面积无关,B错误;滑动摩擦力可以是阻力,也可提供动力,C错误;只要物体运动,则一定还继续受到滑动摩擦力,D错误。
3.如图所示,质量为10
kg的货物在水平面上向左运动过程中,受到大小为10
N、方向向右的水平拉力F的作用,货物与水平面的动摩擦因数为0.2,则货物所受摩擦力的大小和方向是(g取10
m/s2)( )
A.20
N、水平向左
B.20
N、水平向右
C.10
N、水平向左
D.10
N、水平向右
【解析】选B。货物在水平面上向左运动,受到水平面滑动摩擦力方向向右;货物对水平面的压力大小N等于货物的重力G,则摩擦力大小为:f=μN=μG=0.2×100
N=20
N,故B正确,A、C、D错误。
·题组二 静摩擦力
4.关于静摩擦力,下列说法正确的是( )
A.两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用
B.静摩擦力一定是阻力
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
D.在压力一定的条件下,静摩擦力的大小是可以变化的,但有一定限度
【解析】选D。静摩擦力产生条件:相互挤压,接触面粗糙且有相对运动趋势,只有同时满足才能产生静摩擦力,故A错误;静摩擦力不一定是阻力,比如:正在与传送带一起沿斜向上运动的物体,所受到的静摩擦力是动力,此时物体处于运动状态,故B、C错误;在压力一定的条件下,最大静摩擦力通常不变,但静摩擦力却随引起运动趋势的外力的变化而变化,故D正确。
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【解题指南】静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反,也可能与物体的运动方向相同,但一定与物体相对运动趋势方向相反。静止物体所受静摩擦力不一定为零。
5.如图所示,用力F把铁块压在竖直墙上不动,那么,当F增大时,关于铁块对墙的压力N,铁块受墙的摩擦力f,下列判断正确的是( )
A.N增大,f不变 B.N增大,f增大
C.N变小,f不变
D.N不变,f不变
【解析】选A。已知物体处于静止状态,摩擦力大小等于重力大小;故摩擦力f不变,B错误;铁块对墙的压力N等于外力F,故N增大,A正确,C、D错误。
6.
(2021·岳阳高一检测)一重为10
N的物体静止在水平桌面上,动摩擦因数为0.25,现用2
N的水平推力向右推它但未能推动,如图所示,则此种情况下物体所受摩擦力情况是( )
A.摩擦力的方向向右,大小等于2
N
B.摩擦力的方向向右,大小等于2.5
N
C.摩擦力的方向向左,大小等于2
N
D.摩擦力的方向向左,大小等于2.5
N
【解析】选C。由于物体受到水平向右的推力,但是物体没有被推动,所以物体此时受到的是静摩擦力,静摩擦力的大小和推力的大小相等,方向相反,所以摩擦力的方向向左,大小等于2
N。
三、非选择题
7.如图所示,重20
N的物体A正在水平粗糙地面上向右运动,现给A施加一水平向左、大小是20
N的水平拉力F,若A与地面间的滑动摩擦系数是0.2,求在施加拉力后的极短时间内,A所受摩擦力的大小和方向。
【解析】物体相对于水平地面向右运动,水平地面对物体的滑动摩擦力方向向左,物体对水平地面的压力大小为N=G=20
N
则水平地面对物体的摩擦力的大小为
f=μN=0.2×20
N=4
N
答案:4
N 方向向左
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一、选择题
1.关于摩擦力,以下说法中正确的是( )
A.运动的物体可能受到静摩擦力作用,但静止的物体不可能受到滑动摩擦力作用
B.摩擦力的存在依赖于正压力,其大小与正压力成正比
C.摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
D.摩擦力的方向有可能与速度方向不在同一直线上
【解析】选D。运动物体可能受到静摩擦力作用,静止物体可能受到滑动摩擦力作用,比如人在冰面上滑冰时,冰面受到滑动摩擦力,A错误;滑动摩擦力总是与正压力成正比,而静摩擦力与正压力没有必然的关系,故B错误;摩擦力的方向总与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反,不一定与物体运动的方向相反,故C错误;摩擦力的方向有可能与速度方向不在同一直线上,比如汽车转弯时摩擦力方向与速度方向不在一条直线上,故D正确。
2.如图所示,重为G的物体沿竖直墙壁下滑,物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力大小为( )
A.μG
B.0
C.G
D.无法确定
【解析】选B。物体沿竖直墙壁下滑,因为物体和墙壁之间没有挤压,所以物体和墙壁之间没有摩擦力,B正确。
3.(原创题)如图所示,一质量为0.2
kg的物体在受到100
N垂直于墙面的作用力下,静止于动摩擦因数μ=0.1的竖直墙面上,则物体受到的摩擦力为(g取10
N/kg)( )
A.10
N,方向向下
B.10
N,方向向上
C.2
N,方向向上
D.2
N,方向向下
【解析】选C。物体处于静止状态,由二力平衡可知物体受到的静摩擦力等于物体的重力,即f=mg=0.2
kg×10
N/kg=2
N,方向与重力方向相反,方向向上,故C正确。
4.重量为200
N的木块放在水平地面上,至少要用25
N的水平推力才能使它从原地开始运动,木块从原地移动以后,用20
N的水平推力就可以使它继续做匀速运动,下列说法正确的是( )
A.木块与水平地面的最大静摩擦力大小为20
N
B.木块受到的滑动摩擦力大小为25
N
C.木块与地面的动摩擦因数为0.25
D.若用10
N的水平推力推静止的木块,木块受到的摩擦力大小为10
N
【解析】选D。要用25
N的水平推力,木块才能从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木块与地面间的最大静摩擦力为25
N,如果用10
N的水平推力推静止的木块,则因为10
N<25
N,则木块不动,此时木块所受的摩擦力为10
N,故A错误,D正确;用20
N的水平推力,使木块继续做匀速运动,则由平衡条件得到,木块受到的滑动摩擦力f=20
N,木块与地面间的动摩擦因数为μ===0.1,B、C错误。
5.
(多选)(2021·威海高一检测)如图所示,传送带以速度v1逆时针匀速转动。物块从传送带顶端以初速度v2滑到传送带上。在物块滑到传送带上的瞬间,关于物块受到的摩擦力,下列判断正确的是( )
A.可能受到沿着传送带向上的静摩擦力
B.可能受到沿着传送带向下的静摩擦力
C.可能受到沿着传送带向下的滑动摩擦力
D.可能不受摩擦力
【解析】选A、C。当v1=v2时,物块与传送带相对静止,物块有向下运动的趋势,则静摩擦力方向沿传送带向上,当v1>v2时,物块相对传送带向上运动,物块受到沿传送带向下的滑动摩擦力,当v16.民间艺人用双手握住竖立的竹竿匀速上攀和匀速下滑时,他所受的摩擦力大小分别为f1、f2,则( )
A.f1向上、f2向上,且f1=f2
B.f1向下、f2向上,且f1=f2
C.f1向上、f2向上,且f1>f2
D.f1向下、f2向上,且f1>f2
【解析】选A。匀速上攀时,其重力与静摩擦力平衡,由平衡条件可知f1方向竖直向上且f1=G,匀速下滑时,其重力与滑动摩擦力平衡,则f2方向竖直向上且f2=G,所以f1=f2,A正确,B、C、D错误。
7.(多选)水平木板上有质量m=3
kg的物块,受到随时间t按一定规律变化的水平拉力F的作用如图1所示,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力f的大小如图2所示,取重力加速度g=10
m/s2,下列判断正确的是( )
A.t=1
s时外力F一定等于零
B.t=7
s时外力F一定等于3
N
C.物块与木板间的动摩擦因数为0.1
D.物块与木板间的动摩擦因数为0.13
【解析】选A、C。根据题意可知水平木板表面粗糙,因为物块在水平方向上的摩擦力在t=1
s时为零,若受到不为零的外力F作用,则必定会产生摩擦力,故互相矛盾,因此t=1
s时F=0,A正确;t=7
s时摩擦力为滑动摩擦力,大小等于3
N,但是外力未必等于3
N,选项B错误;由图2可知,物块受到的滑动摩擦力f=3
N,因为f=μmg,动摩擦因数μ===0.1,C正确,D错误。
8.(2021·黄冈高一检测)把一重为G的物体用一个水平推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直且足够高的平整的墙上,如图所示。t=0开始物体所受的摩擦力f随t变化关系正确的是(f【解析】选D。由于物体所受的水平推力为F=kt
由二力平衡得,墙与物体间的压力
FN=kt
当F比较小时,物体受到的摩擦力f小于物体的重力G,物体将沿墙壁下滑,此时物体间的摩擦力为滑动摩擦力,大小为
f=μkt
当摩擦力f等于重力G时,物体不能立即停止运动,物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力,随着摩擦力的增大,摩擦力将大于重力,物体做减速运动直至静止,摩擦力将变为静摩擦力,静摩擦力与正压力无关,跟重力始终平衡。大小为f=G,故D正确。
二、非选择题
9.为了测定木块A和木板B之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验,图甲为其实验装置示意图。该同学在实验中的主要操作有:
A.用弹簧测力计测出木块A的重力为G=6.00
N
B.用弹簧测力计测出木板B的重力为G′=9.25
N
C.按图甲的装置安装器材,安装过程中用手按住木块和木板
D.松开按住木块和木板的手,让其运动,并即刻读出弹簧测力计的示数
(1)该同学的上述操作中有一个步骤是多余的,有一个步骤存在错误。多余的步骤是________。存在错误的步骤是________。
(2)存在错误的步骤应该修改为:_________________________________。
(3)按正确方法重新操作,弹簧测力计的示数如图乙所示,其示数为________
N。
(4)根据该同学的测量数据,可得到木块A和木板B之间的动摩擦因数为________。
【解析】(1)要测量木块A和木板B之间的动摩擦因数,由滑动摩擦力的公式知
μ=
所以要知道滑动摩擦力的大小和A对B的压力的大小,A对B的压力和A的重力相等,所以需要知道A的质量,但B的重力没有用,所以不需要知道B的质量,多余的步骤是B;按图甲的装置安装器材,安装过程中用手按住木块和木板,C步骤正确;通过弹簧测力计的示数来测量滑动摩擦力的大小,当木块刚开始运动时,示数不稳定,此时读数带来的误差较大,所以步骤D错误。
(2)正确的做法应该是:松开按住木块和木板的手,让其运动,待木块静止后读出弹簧测力计的示数。
(3)示数由弹簧测力计可以直接读出为2.10
N。
(4)μ===0.35
答案:(1)B D (2)松开按住木块和木板的手,让其运动,待木块静止后读出弹簧测力计的示数 (3)2.10 (4)0.35
10.质量为3.0
kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0
N时,木箱静止;当拉力F2=10.3
N时,木箱做匀速运动,g取9.8
N/kg,求:
(1)木箱与地面间的动摩擦因数;
(2)木箱在8.0
N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;
(3)木箱在12.0
N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小。(最大静摩擦力大小为滑动摩擦力大小)
【解析】(1)当拉力F2=10.3
N时,木箱做匀速运动,水平方向受到滑动摩擦力f1与拉力F2,根据平衡条件得:
f1=F2=10.3
N
又f1=μN=μmg,得:μ==≈0.35
(2)由题意,木箱在8.0
N的拉力作用下处于静止状态,根据平衡条件得摩擦力:f2=F1=8.0
N
(3)12
N大于最大静摩擦力,所以木箱受到的是滑动摩擦力,则:f3=f1=10.3
N
答案:(1)0.35 (2)8.0
N (3)10.3
N
11.如图所示,在两块相同的竖直木板A、B间有重力为50
N的物体。用两个大小均为F=200
N的水平力压木板,物体与木板间的动摩擦因数为μ=0.2。求:
(1)当物体不动时,物体与木板A间的摩擦力大小;
(2)若用竖直向上的力将物体拉出来,所需拉力的最小值。
【解析】(1)物体静止时,受重力和AB对物体的向上的静摩擦力,所以有:fA=G=25
N
(2)若用竖直向上的力将物体拉出来,须克服木板与物体间的滑动摩擦力(约等于最大静摩擦力)和重力,有:
N=F,FT=G+2μN=(50+2×0.2×200)
N=130
N
答案:(1)25
N (2)130
N
12.(2021·福州高一检测)如图所示,质量为2
kg的物体放在水平地板上,用一原长为8
cm的轻质弹簧水平拉该物体,当其刚开始运动时,弹簧的长度为11
cm,当弹簧拉着物体匀速前进时,弹簧的长度为10.5
cm,已知弹簧的劲度系数k=200
N/m。求:
(1)物体所受的最大静摩擦力为多大;
(2)物体所受的滑动摩擦力的大小;
(3)物体与地板间的动摩擦因数是多少。(g均取10
m/s2)
【解析】(1)物体所受的最大静摩擦力就等于物体刚开始滑动时的弹簧拉力大小,由胡克定律可求得
fmax=F1=kx1=200×(0.11-0.08)
N=6
N
(2)匀速前进时,弹簧伸长2.5
cm,弹簧的拉力等于滑动摩擦力,所以滑动摩擦力
f=F2=kx2=200×(0.105-0.08)
N=5
N
(3)由f=μN=μmg
得μ===0.25
答案:(1)6
N (2)5
N (3)0.25
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"素养提升·创新练JS.TIF"
早期有两款自行车曾引起大家的注意。一款是将脚踏直接安在前轮上骑行,如图甲所示;另一款是无脚踏链条靠骑车者两脚在地上划着走,如图乙所示。试分析以下问题:
(1)甲图款式的自行车,前轮和后轮的摩擦力分别朝哪?
(2)乙图所示的款式,前轮和后轮的摩擦力分别朝哪?
【解析】(1)甲图款前轮运动时有相对地面向后运动的趋势,则所受摩擦力向前,后轮有相对地面向前运动的趋势,则后轮受摩擦力向后。
(2)乙图款前轮和后轮都有相对地面向前运动的趋势,所受摩擦力都是向后的。
答案:见解析
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"独具B.TIF"
【解题指南】
摩擦力的方向不总是和物体运动方向相反,但是一定和物体相对运动方向相反。自行车的前轮和后轮受到的摩擦力方向与人走路时前脚和后脚受到的摩擦力的方向分析情况是一样的。
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