2022年高考物理復(fù)習(xí) 第2章 第2課時(shí) 摩擦力訓(xùn)練題(含解析) 新人教版
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1、2022年高考物理復(fù)習(xí) 第2章 第2課時(shí) 摩擦力訓(xùn)練題(含解析) 新人教版 考綱解讀1.會(huì)判斷摩擦力的有無(wú)和方向.2.會(huì)計(jì)算摩擦力的大?。? 1.[對(duì)摩擦力的理解]下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法正確的是 ( ) A.摩擦力的方向總與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反 B.摩擦力的大小與相應(yīng)的正壓力成正比 C.運(yùn)動(dòng)著的物體不可能受靜摩擦力作用,只能受滑動(dòng)摩擦力作用 D.靜摩擦力的方向與接觸物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反 答案 D 解析 摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向可以相同也可以相反,故A錯(cuò);靜摩擦力的方向總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,故D對(duì);靜摩擦力存在于相對(duì)靜止的物體間,物體可以是
2、靜止的,也可以是運(yùn)動(dòng)的,故C錯(cuò);滑動(dòng)摩擦力大小與正壓力成正比,靜摩擦力與正壓力無(wú)關(guān),最大靜摩擦力與正壓力成正比,故B錯(cuò). 2.[對(duì)滑動(dòng)摩擦力的理解]有關(guān)滑動(dòng)摩擦力的下列說(shuō)法中,正確的是 ( ) A.有壓力一定有滑動(dòng)摩擦力 B.有滑動(dòng)摩擦力一定有壓力 C.滑動(dòng)摩擦力總是與接觸面上的壓力垂直 D.只有運(yùn)動(dòng)物體才受滑動(dòng)摩擦力 答案 BC 解析 產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力的條件有四個(gè):相互接觸、擠壓、接觸面粗糙、發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),四者缺一不可.由產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力的條件可知A選項(xiàng)錯(cuò),B選項(xiàng)正確.滑動(dòng)摩擦力方向與接觸面相切,而壓力垂直于接觸面,所以滑動(dòng)摩擦力方向跟接觸面所受壓力垂直,C選項(xiàng)正確.如擦黑
3、板時(shí),黑板是靜止的,但其相對(duì)黑板擦是運(yùn)動(dòng)的,也受滑動(dòng)摩擦力,所以關(guān)鍵是“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 3.[關(guān)于摩擦力的計(jì)算]在水平力F作用下,重為G的物體沿墻壁勻速下滑, 如圖1所示.若物體與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體所受的摩擦力 的大小為 ( ) A.μF B.μF+G 圖1 C.G D. 答案 AC 解析 水平方向F=FN,由Ff=μFN得Ff=μF;由豎直方向二力平衡得Ff=G. 考點(diǎn)梳理 1.定義:兩個(gè)相互接觸的物體,當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí),在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)
4、動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力.
2.產(chǎn)生條件
(1)接觸面粗糙;
(2)接觸處有擠壓作用;
(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì).
3.方向:與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.
4.大小
(1)滑動(dòng)摩擦力:F=μFN;
(2)靜摩擦力:0 5、A所受合力增大
C.A仍靜止不動(dòng)
D.彈簧秤的讀數(shù)減小
答案 C
5.[利用假設(shè)法判斷摩擦力的方向]分析圖3中各種情況下物體A所受摩擦力的方向.
圖3
答案 (a)A受沿傳送帶向上的靜摩擦力.
(b)A受沿斜面向上的靜摩擦力.
(c)A受豎直向上的靜摩擦力.
(d)酒瓶A受豎直向上的靜摩擦力.
(e)A受水平向右的靜摩擦力.
方法提煉
1.判斷靜摩擦力方向的方法——假設(shè)法
2.滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算
Ff=μFN.FN是產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力的前提,且FN與Ff一定相互垂直.
考點(diǎn)一 靜摩擦力方向的判斷
1.假設(shè)法:靜摩擦力的方向一定與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 6、,利用“假設(shè)法”可以判斷出物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向.
2.狀態(tài)法:根據(jù)二力平衡條件、牛頓第二定律,可以判斷靜摩擦力的方向.
3.利用牛頓第三定律(即作用力與反作用力的關(guān)系)來(lái)判斷,此法關(guān)鍵是抓住“力是成對(duì)出現(xiàn)的”,先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“反向”確定另一物體受到的靜摩擦力的方向.
例1 (xx·天津·2)如圖4所示,A、B兩物塊疊放在一起,在粗糙的水
平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到
的摩擦力 ( ) 圖4
A.方向向左,大小不變
B.方向向左,逐漸減小
C.方向向右,大小不變
D.方向向右,逐漸減小
7、
解析 對(duì)A、B整體受力分析如圖所示,滑動(dòng)摩擦力F使整體產(chǎn)生加
速度a,a等于μg不變,對(duì)B受力分析知,B所受靜摩擦力Ff=mB·a=
μmBg,大小不變,方向向左,故A對(duì),B、C、D錯(cuò).
答案 A
應(yīng)用“狀態(tài)法”解題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
狀態(tài)法是分析判斷靜摩擦力有無(wú)及方向、大小的常用方法,用該方法
可以不必分析物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),使模糊不清的問(wèn)題明朗化,復(fù)雜的問(wèn)
題簡(jiǎn)單化.在使用狀態(tài)法處理問(wèn)題時(shí),需注意以下兩點(diǎn):
(1)明確物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),分析物體的受力情況,根據(jù)平衡方程或牛頓第二
定律求解靜摩擦力的大小和方向.
(2)靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向沒有必然關(guān)系,可 8、能相同,也可能相
反,還可能成一定的夾角.
突破訓(xùn)練1 如圖5所示,兩個(gè)方向相反的水平力F1和F2分別作用在
物體B、C上,力的大小滿足F2=2F1=2F.物體A、B、C均處于靜
止?fàn)顟B(tài),各接觸面與水平地面平行.物體A、C間的摩擦力大小 圖5
為Ff1,物體B、C間的摩擦力大小為Ff2,物體C與地面間的摩擦力大小為Ff3,則( )
A.Ff1=F,F(xiàn)f2=F,F(xiàn)f3=0
B.Ff1=0,F(xiàn)f2=F,F(xiàn)f3=F
C.Ff1=F,F(xiàn)f2=0,F(xiàn)f3=0
D.Ff1=0,F(xiàn)f2=F,F(xiàn)f3=2F
答案 B
解析 由于各物體均靜止,所以它們受到的合外 9、力均為零;物體A不會(huì)受C的摩擦力,否則A將加速,和題意狀態(tài)矛盾,所以Ff1=0;B受到的合外力為零,則Ff2=F1=F;對(duì)C受力分析,水平方向上應(yīng)有:F2=Ff2′+Ff3=F+Ff3,F(xiàn)f3=F,即地面對(duì)C有向右的摩擦力F,綜上所述可知,選項(xiàng)B正確.
考點(diǎn)二 摩擦力大小的計(jì)算
計(jì)算摩擦力時(shí)首先要分清是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力.
(1)滑動(dòng)摩擦力由公式F=μFN計(jì)算,應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下兩點(diǎn):
①μ為動(dòng)摩擦因數(shù),其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān);FN為兩接觸面間的正壓力,其大小不一定等于物體的重力.
②滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān),與接觸面積的大小無(wú)關(guān).
(2)靜摩 10、擦力的計(jì)算
①它的大小和方向都跟產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力密切相關(guān),跟接觸面相互擠壓力FN無(wú)直接關(guān)系,因此它具有大小、方向的可變性,變化性強(qiáng)是它的特點(diǎn).對(duì)具體問(wèn)題,要具體分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),根據(jù)物體所處的狀態(tài)(平衡、加速等),由力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解.
②最大靜摩擦力Fmax:是物體將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)的摩擦力.它的數(shù)值與FN成正比,在FN不變的情況下,F(xiàn)max比滑動(dòng)摩擦力稍大些,通常認(rèn)為二者相等,而靜摩擦力可在0~Fmax間變化.
例2 如圖6所示,人重600 N,木塊A重400 N,人與木塊、木塊與水
平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2.現(xiàn)人用水平力拉繩,使他與木塊一起
11、
向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),滑輪摩擦不計(jì),求:
(1)人對(duì)繩的拉力大小; 圖6
(2)人腳對(duì)A的摩擦力的大小和方向.
解析 設(shè)繩子的拉力為FT,木塊與地面間的摩擦力為FfA.
(1)取人和木塊為整體,并對(duì)其進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,由題意可知
FfA=μ(mA+m人)g=200 N. 甲
由于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),故
2FT=FfA
所以FT=100 N.
(2)取人為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行受力分析,如圖乙所示.
由于人處于平衡狀態(tài),故
FT=Ff人=100 N
由于人與木塊A處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),故人與木塊A之間的摩擦力為靜摩擦力. 12、 乙
由牛頓第三定律可知人腳對(duì)木塊A的摩擦力方向水平向右,大小為100 N.
答案 (1)100 N (2)100 N 方向水平向右
1.在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí),一般采用
整體法與隔離法進(jìn)行分析.
2.受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的,受滑動(dòng)摩擦力作用的物體
不一定是運(yùn)動(dòng)的.
3.摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),但摩擦力不一
定阻礙物體的運(yùn)動(dòng),即摩擦力不一定是阻力.
突破訓(xùn)練2 如圖7所示,質(zhì)量為mB=24 kg的木板B放在水平地面上,
質(zhì)量為mA=22 kg的木箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在木箱上,
另一端拴 13、在天花板上,輕繩與水平方向的夾角為θ=37°.已知木箱A
與木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5.現(xiàn)用水平向右、大小為200 N的 圖7
力F將木板B從木箱A下面勻速抽出(sin 37°≈0.6,cos 37°≈0.8,重力加速度g取10 m/s2),則木板B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2的大小為 ( )
A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6
答案 A
解析 對(duì)A受力分析如圖甲所示,由題意得
FTcos θ=Ff1 ①
FN1+FTsin θ=mAg 14、 ②
Ff1=μ1FN1 ③
由①②③得:FT=100 N
對(duì)A、B整體受力分析如圖乙所示,由題意得
FTcos θ+Ff2=F ④
FN2+FTsin θ=(mA+mB)g ⑤
Ff2=μ2FN2 ⑥
由④⑤⑥得:μ2=0.3,故A答案正確.
考點(diǎn)三 摩擦力的突變問(wèn)題
當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時(shí),摩擦力的大小和方向往往會(huì)發(fā)生變化,有可能會(huì)導(dǎo)致靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化.
該類問(wèn)題常涉及摩擦力的突變問(wèn)題,在分析中很容易發(fā)生失誤.在解決此類 15、問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
(1)如題干中無(wú)特殊說(shuō)明,一般認(rèn)為最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力.
(2)由于此類問(wèn)題涉及的過(guò)程較為復(fù)雜,采用特殊位置法解題往往比采用過(guò)程分析法解題更為簡(jiǎn)單.
例3 長(zhǎng)直木板的上表面的一端放有一個(gè)木塊,如圖8所示,木板由水平
位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng)(即木板與地面的夾角α變大),另一端不動(dòng),則木塊
受到的摩擦力Ff隨角度α的變化圖象是下列圖中的 ( ) 圖8
解析 解法一:過(guò)程分析法
(1)木板由水平位置剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí):α=0,F(xiàn)f靜=0.
(2)從木板開始轉(zhuǎn)動(dòng)到木板與木塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)前:木塊所受的是
靜摩擦力.由于木板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),可認(rèn)為木塊處于平 16、衡狀態(tài),受力
分析如圖:
由平衡關(guān)系可知,靜摩擦力大小等于木塊重力沿木板向下的分力:Ff靜=mgsin α.因此,靜摩擦力隨α的增大而增大,它們滿足正弦規(guī)律變化.
(3)木塊相對(duì)于木板剛好要滑動(dòng)而沒滑動(dòng)時(shí),木塊此時(shí)所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力Ffm.α繼續(xù)增大,木塊將開始滑動(dòng),靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,且滿足:Ffm>Ff滑.
(4)木塊相對(duì)于木板開始滑動(dòng)后,F(xiàn)f滑=μmgcos α,此時(shí),滑動(dòng)摩擦力隨α的增大而減小,滿足余弦規(guī)律變化.
(5)最后,α=,F(xiàn)f滑=0
綜上分析可知選項(xiàng)C正確.
解法二:特殊位置法
本題選兩個(gè)特殊位置也可方便地求解,具體分析見下表:
特殊位置
分 17、析過(guò)程
木板剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)
此時(shí)木塊與木板無(wú)摩擦,即Ff靜=0,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤.
木塊相對(duì)于木板剛好要滑動(dòng)而沒滑動(dòng)時(shí)
木塊此時(shí)所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力,且大于剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力,即Ffm>Ff滑,故B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤.
由以上分析知,選項(xiàng)C正確.
答案 C
解決本題的關(guān)鍵在于理清物理過(guò)程,分析物體所受的
摩擦力的類型,然后分階段或選用恰當(dāng)?shù)奈弧≈眠M(jìn)行分析,
在本題中,如認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則答案應(yīng)為B項(xiàng).
突破訓(xùn)練3 如圖9所示,把一重為G的物體,用一水平方向的推力
F=kt(k為恒量,t為時(shí)間)壓在豎直的足夠高的平整墻上,從t=0
開始物體所受的 18、摩擦力Ff隨t的變化關(guān)系是下圖中的 ( ) 圖9
答案 B
解析 物體在豎直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用.由于Ff從零開始均勻增大,開始一段時(shí)間Ff 19、觸面積大小、物體速度大小有關(guān)
例4 一塊質(zhì)量均勻分布的長(zhǎng)方體木塊按如圖10甲、乙、丙所示的三種方式在同一水平面上運(yùn)動(dòng),其中甲圖中木塊做勻速運(yùn)動(dòng),乙圖中木塊做勻加速運(yùn)動(dòng),丙圖中木塊側(cè)立在水平面上做與甲圖相同的運(yùn)動(dòng).則下列關(guān)于甲、乙、丙三圖中木塊所受滑動(dòng)摩擦力大小關(guān)系的判斷正確的是 ( )
圖10
A.Ff甲=Ff乙 20、 根據(jù)公式Ff=μFN知,滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的大小無(wú)關(guān),與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也無(wú)關(guān),C正確.
答案 C
正本清源 公式Ff=μFN中,μ與兩接觸面的粗糙程度有關(guān),與兩物體的材料有關(guān),但與接觸面積無(wú)關(guān),與相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也無(wú)關(guān).
(2)不能認(rèn)識(shí)到摩擦力性質(zhì)、方向、大小會(huì)發(fā)生突變而產(chǎn)生錯(cuò)誤
例5 物體A的質(zhì)量為1 kg,置于水平地面上,物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.從t=0時(shí)刻開始,物體以一定初速度v0向右滑行的同時(shí),受到一個(gè)水平向左、大小恒為F0=1 N的作用力.則反映物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是(取向右為正方向) ( )
誤區(qū)警示 誤認(rèn)為物體減速到零后,再反向加速, 21、而誤選B項(xiàng).
正確解析 物體在向右滑行時(shí),受到的是滑動(dòng)摩擦力,F(xiàn)f1=μmg=2 N,方向向左.由于F0=1 N 22、
誤區(qū)警示 有的學(xué)生認(rèn)為甲中的箱子隨車一起加速,它受的摩擦力一定是滑動(dòng)摩擦力;認(rèn)為乙中的B靜止,沒有運(yùn)動(dòng),因而受的是靜摩擦力.
正確解析 在圖甲中,雖然箱子是運(yùn)動(dòng)的,但是卻受到了汽車對(duì)它水平向右的靜摩擦力作用.在圖乙中,雖然B是靜止的,但是卻受到了A對(duì)它水平向左的滑動(dòng)摩擦力作用.
答案 見解析
正本清源 判斷物體具有“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”或“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”不是以地面為參考系,而是以相互作用的另外一個(gè)物體作為參考系,因此靜止的物體可能受到靜摩擦力,也可能受到滑動(dòng)摩擦力;運(yùn)動(dòng)的物體可能受到滑動(dòng)摩擦力,也可能受到靜摩擦力.
高考題組
1.(xx·海南單科·8)下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法,正確的是 23、 ( )
A.作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力只能使物體減速,不可能使物體加速
B.作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速,不可能使物體減速
C.作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力既可能使物體減速,也可能使物體加速
D.作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速,也可能使物體減速
答案 CD
解析 摩擦力總是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)),而物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān).當(dāng)摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí),摩擦力是動(dòng)力,方向相反時(shí)為阻力,故C、D項(xiàng)正確.
2.(xx·安徽·14)一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為θ的斜面上.現(xiàn)對(duì)
物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F,如圖12所示.則物塊 24、 ( )
A.仍處于靜止?fàn)顟B(tài)
B.沿斜面加速下滑 圖12
C.受到的摩擦力不變
D.受到的合外力增大
答案 A
解析 由于物塊恰好靜止在斜面上,由平衡條件知
mgsin θ=μmgcos θ ①
當(dāng)加一豎直向下的力F時(shí)
Ff=μ(mg+F)cos θ ②
由①②得Ff=(mg+F)sin θ,所以物塊仍保持靜止.
3.(xx·海南·5)如圖13,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物塊
正在沿斜面以速度v0勻速下滑,斜劈保持靜止,則地面對(duì)斜劈的摩
擦力 ( )
25、
A.等于零 圖13
B.不為零,方向向右
C.不為零,方向向左
D.不為零,v0較大時(shí)方向向左,v0較小時(shí)方向向右
答案 A
解析 解法一 整體法.
選物塊和斜劈組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由于系統(tǒng)的加速度等于零,合力等于零,故系統(tǒng)在水平方向的合力等于零,因此地面對(duì)斜劈的摩擦力等于零.故A正確.
解法二 隔離法.
選物塊為研究對(duì)象,受力情況如圖所示,由于物塊勻速運(yùn)動(dòng),
故Ffcos α=FNsin α.
選斜劈為研究對(duì)象,受力情況如圖所示,假設(shè)地面對(duì)斜劈的
摩擦力為Ff″向右,則根據(jù)平衡條件,得Ff″+FN′sin α=
Ff′cos α,且 26、Ffcos α=FNsin α,F(xiàn)N′=FN,F(xiàn)f′=Ff,所以Ff″=Ffcos α-Ffcos α=0.故A正確.
4.(xx·課標(biāo)全國(guó)·18)如圖14所示,一物塊置于水平地面上,當(dāng)用與水平方向成60°角的力F1拉物塊時(shí),物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)改用與水平方向成30°角的力F2推物塊時(shí),物塊仍做勻速直線運(yùn)動(dòng).若F1和F2的大小相等,則物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ( )
圖14
A.-1 B.2- C.- D.1-
答案 B
解析 當(dāng)用F1拉物塊時(shí),由勻速直線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)知:
F1cos 60°=μFN1 ①
FN1+ 27、F1sin 60°=mg ②
當(dāng)用F2推物塊時(shí),由勻速直線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)知:
F2cos 30°=μFN2 ③
mg+F2sin 30°=FN2 ④
又由題意知F1=F2 ⑤
聯(lián)立①②③④⑤得μ=2-
模擬題組
5.在滅火搶險(xiǎn)的過(guò)程中,消防隊(duì)員有時(shí)要借助消防車上的梯子爬到
高處進(jìn)行救人或滅火作業(yè),如圖15所示.已知消防車梯子的下
端放置在粗糙的車廂表面上,上端靠在摩擦很小的豎直玻璃幕墻
上.消防車靜止不動(dòng),在消防隊(duì)員沿梯子勻速向上爬的過(guò)程中,
下列說(shuō)法正確的是 28、 ( ) 圖15
A.車廂對(duì)梯子的作用力大小不變
B.墻對(duì)梯子的彈力大小不變
C.地面對(duì)車的摩擦力逐漸增大
D.地面對(duì)車的彈力大小不變
答案 CD
解析 對(duì)梯子及消防隊(duì)員整體受力分析,墻對(duì)梯子的彈力FNx、梯子的重力mg及車廂對(duì)梯子的作用力F,這三個(gè)力必定為共點(diǎn)力,必定相交于一點(diǎn),隨著消防隊(duì)員的重心往上移動(dòng),可知墻對(duì)梯子的彈力FNx增大、車廂對(duì)梯子的作用力增大,A、B均錯(cuò).對(duì)消防車、消防隊(duì)員及梯子整體受力分析:水平方向有地面對(duì)車的摩擦力Ff和墻對(duì)梯子的彈力FNx,且Ff=FNx,豎直方向有整體的重力G和地面對(duì)車的彈力FNy.系統(tǒng)均處于平衡狀態(tài),故地面對(duì)車的彈力大 29、小FNy總等于整體的重力G,D對(duì);FNx增大,則Ff增大,C對(duì).
6.如圖16所示,楔形物塊a固定在水平地面上,在其斜面上靜止著
小物塊b.現(xiàn)用大小一定的力F分別沿不同方向作用在小物塊b上,
小物塊b仍保持靜止,如下圖所示.則a、b之間的靜摩擦力一定
增大的是 ( ) 圖16
答案 A
解析 未加力F前對(duì)b進(jìn)行受力分析可知,b受沿斜面向上的靜摩擦力.A中加力F后,靜摩擦力一定增大;B、C中加力F后,靜摩擦力可能減小,B、C錯(cuò);D中加力F后,靜摩擦力不變,D錯(cuò).A選項(xiàng)正確.
(限時(shí):45分鐘)
?題組1 對(duì)摩擦力的理解
1.關(guān)于摩擦 30、力,有人總結(jié)了“四條不一定”,其中說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A.摩擦力的方向不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同
B.靜摩擦力的方向不一定與運(yùn)動(dòng)方向共線
C.受靜摩擦力或滑動(dòng)摩擦力的物體不一定靜止或運(yùn)動(dòng)
D.靜摩擦力一定是阻力,滑動(dòng)摩擦力不一定是阻力
答案 D
解析 摩擦力的方向與跟它相接觸的物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,與它的運(yùn)動(dòng)方向可能相同,也可能相反,也可能不在一條直線上,故A、B正確;運(yùn)動(dòng)的物體可受靜摩擦力作用,如隨傳送帶一起加速的物體,靜止的物體可受滑動(dòng)摩擦力作用,如滑塊滑過(guò)固定的木板時(shí)木板受的力,故C正確;靜摩擦力也可以充當(dāng)動(dòng)力,故D不正確.
2.卡車上放一木 31、箱,車在水平路面上運(yùn)動(dòng)時(shí),以下說(shuō)法中正確的是 ( )
A.車啟動(dòng)時(shí),木箱給卡車的摩擦力向后
B.車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),車給木箱的摩擦力向前
C.車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),車給木箱的摩擦力為零
D.車突然制動(dòng)時(shí),木箱獲得向前的摩擦力,使木箱向前滑動(dòng)
答案 AC
解析 車啟動(dòng)時(shí),卡車及木箱均有向前的加速度,故卡車應(yīng)給木箱一個(gè)向前的摩擦力,其反作用力應(yīng)向后,故A項(xiàng)正確;勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),水平方向不受力或合力為零,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確.車突然制動(dòng)時(shí),減速運(yùn)動(dòng),故加速度向后,木箱獲得的摩擦力也向后,木箱向前減速滑行,D項(xiàng)錯(cuò)誤.
3.人握住旗桿勻速上爬,則下列說(shuō)法正確的是 ( )
32、
A.人受到的摩擦力的方向是向下的
B.人受到的摩擦力的方向是向上的
C.人握旗桿用力越大,人受的摩擦力也越大
D.人握旗桿用力越大,并不會(huì)使人受的摩擦力也增大
答案 BD
解析 人的手與旗桿是相對(duì)靜止的,人受到的是靜摩擦力,方向沿桿向上,由二力平衡可知,摩擦力大小始終等于人的重力大小,故B、D正確.
4.如圖1所示,物塊A放在傾斜的木板上,木板的傾角α分別為30°
和45°時(shí)物塊所受摩擦力的大小恰好相同,則物塊和木板間的動(dòng)摩
擦因數(shù)為 ( )
A. B. 圖1
C. D.
答案 C
解析 由題意可 33、以判斷出,當(dāng)傾角α=30°時(shí),物塊受到的摩擦力是靜摩擦力,大小為Ff1=mgsin 30°,當(dāng)α=45°時(shí),物塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,大小為Ff2=μFN=μmgcos 45°,由Ff1=Ff2得μ=.
題組2 靜摩擦力分析和計(jì)算
5.如圖2所示,有一重力不計(jì)的方形容器,被水平力F壓在豎直的
墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水,直到注滿為止,
此過(guò)程中容器始終保持靜止,則下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.容器受到的摩擦力不斷增大 圖2
B.容器受到的摩擦力不變
C.水平力F必須逐漸增大
D.容器受到的合力逐漸增大
答案 A
解析 由于容器始終保持 34、靜止,故摩擦力為靜摩擦力,而且始終與容器受到的重力平衡,由于水的質(zhì)量不斷增大,因此靜摩擦力也隨之增大,只有A正確.
6.如圖3所示,傾角為θ的斜面體C置于水平面上,B置于斜面上,
通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與A相連接,連接B的一段細(xì)繩與斜
面平行,A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài).則 ( )
A.B受到C的摩擦力一定不為零 圖3
B.C受到水平面的摩擦力一定為零
C.不論B、C間摩擦力大小、方向如何,水平面對(duì)C的摩擦力方向一定向左
D.水平面對(duì)C的支持力與B、C的總重力大小相等
答案 C
解析 由于B受到的重力沿斜面向下的分力與繩對(duì)它的拉力
關(guān)系未知,所以 35、B受到C的摩擦力情況不確定,A錯(cuò);對(duì)B、
C整體,受力如圖所示,C受到水平面的摩擦力與拉力的水平
分力相等,水平面對(duì)C的支持力等于B、C的總重力大小與拉力的豎直分力的差值,故C對(duì),B、D錯(cuò).
7.如下圖所示,質(zhì)量為m的物塊,在力F作用下靜止于傾角為α的斜面上,力F大小相等且F 36、=FfD.
由以上四式可知,F(xiàn)fD最大,正確選項(xiàng)為D.
8.如圖4所示,矩形物體甲和丙在水平外力F的作用下靜止在
乙物體上,物體乙靜止在水平面上.現(xiàn)減小水平外力F,三物
體仍然靜止,則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.物體乙對(duì)于物體甲的摩擦力一定減小 圖4
B.物體丙對(duì)于物體甲的壓力一定減小
C.物體乙對(duì)于地面的摩擦力一定減小
D.物體丙對(duì)于物體甲的摩擦力可能減小
答案 C
解析 把甲、丙看做一個(gè)整體,甲受的摩擦力有兩種情況,①(m甲+m丙)gsin α+Ff=
Fcos α;②(m甲+m丙)gsin α=Fcos α+Ff.如是第①種情況,F(xiàn)減小,F(xiàn)f減??; 37、如是第②種情況,F(xiàn)減小,F(xiàn)f增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤.甲對(duì)丙的支持力、摩擦力不隨F的變化而變化,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.把甲、乙、丙看做一個(gè)整體,F(xiàn)f地乙=F,F(xiàn)減小時(shí),F(xiàn)f地乙一定減小,選項(xiàng)C正確.
9.質(zhì)量為m的木塊被水平力F緊壓在傾角為θ=60°的固定木板上靜止,
如圖5所示.則木板對(duì)木塊的作用力大小為 ( )
A.F B.F
C.F D. 圖5
答案 D
10.如圖6所示,斜面小車M靜止在光滑水平面上,一邊緊貼墻壁.若再
在斜面上加一物體m,且M、m都靜止,此時(shí)小車受力個(gè)數(shù)為 ( )
A.3 38、B.4
C.5 D.6 圖6
答案 B
解析 對(duì)M和m整體,它們必受到重力和地面支持力,因小車
靜止,由平衡條件知墻面對(duì)小車必?zé)o作用力,以小車為研究對(duì)象,
如圖所示,它受四個(gè)力:重力Mg,地面的支持力FN1,m對(duì)它的
壓力FN2和靜摩擦力Ff,由于m靜止,可知Ff和FN2的合力必定豎直向下,故B項(xiàng)正確.
題組3 對(duì)滑動(dòng)摩擦力分析和計(jì)算的考查
11.已知一些材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)如下表所示:
材料
木—金屬
木—木
木—冰
鋼—鋼
動(dòng)摩擦因數(shù)
0.20
0.30
0.03
0.25
如圖7所示,一質(zhì)量為1.0 kg的物塊放置在某 39、材料制作的固定斜面上,
斜面傾角為30°,現(xiàn)用彈簧秤沿斜面方向以1 m/s2的加速度拉此物塊,
使其勻加速上升,讀得彈簧秤的示數(shù)為8.17 N,則兩接觸面的材料可
能是(g取10 m/s2) ( )
A.木—金屬 B.木—木
C.鋼—鋼 D.木—冰
答案 C
解析 對(duì)物塊受力分析,由牛頓第二定律有
F-Mgsin 30°-μMgcos 30°=Ma,
所以μ==0.25,C正確.
12.如圖8所示,質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上向右滑行,
木塊受到向右的拉力F的作用,長(zhǎng)木板處于靜止?fàn)顟B(tài),已知木塊
與長(zhǎng) 40、木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2, 圖8
則 ( )
A.長(zhǎng)木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.長(zhǎng)木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
C.當(dāng)F>μ2(m+M)g時(shí),長(zhǎng)木板便開始運(yùn)動(dòng)
D.無(wú)論怎樣改變F的大小,長(zhǎng)木板都不可能運(yùn)動(dòng)
答案 AD
解析 m在F作用下向右滑行時(shí)受的滑動(dòng)摩擦力為μ1mg,同樣m對(duì)M的摩擦力也為μ1mg.由M靜止,可知地面對(duì)M的靜摩擦力Ff=μ1mg,且Ff=μ1mg一定小于等于長(zhǎng)木板與地面間的最大靜摩擦力.A項(xiàng)對(duì),B項(xiàng)錯(cuò).無(wú)論所加的F多大,m對(duì)M的摩擦力都不會(huì)大于μ1mg, 41、木板也就不可能運(yùn)動(dòng),所以C項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對(duì).
13.如圖9所示,兩個(gè)長(zhǎng)方體木塊P、Q疊放在水平地面上.第一次用
大小為F的水平拉力拉P,第二次也用大小為F的水平拉力拉Q,
兩次都能使P、Q保持相對(duì)靜止共同向右做勻速運(yùn)動(dòng).設(shè)第一次 圖9
PQ間、Q與地面間的摩擦力大小分別為Ff1、Ff1′,第二次PQ間、Q與地面間的摩擦力大小分別為Ff2、Ff2′,則下列結(jié)論正確的是 ( )
A.Ff1=Ff1′=Ff2=Ff2′=F
B.Ff1=Ff1′=Ff2=Ff2′ 42、′=F
答案 C
解析 第一次,F(xiàn)作用在P上時(shí),由共點(diǎn)力平衡條件可知,F(xiàn)f1=Ff1′=F;第二次,F(xiàn)作用在Q上時(shí),P、Q都勻速運(yùn)動(dòng),所以Ff2=0,F(xiàn)f2′=F,綜上可知選項(xiàng)C正確.
14.在粗糙的水平面上放一物體A,A上再放一質(zhì)量為m的物體B,
A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)施加一水平力F作用于A(如圖10
所示),計(jì)算下列情況下A對(duì)B的摩擦力.
(1)當(dāng)A、B一起做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí). 圖10
(2)當(dāng)A、B一起以加速度a向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí).
(3)當(dāng)力F足夠大而使A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí).
(4)當(dāng)A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),且B物體的伸到A的外面時(shí).
答案 (1)0 43、(2)ma,方向水平向右 (3)μmg,方向水平向右 (4)μmg,方向水平向右
解析 (1)因A、B向右勻速運(yùn)動(dòng),B物體受到的合力為零,所以B物體受到的摩擦力為零.
(2)因A、B無(wú)相對(duì)滑動(dòng),所以B受到的摩擦力是靜摩擦力,此時(shí)不能用Ff=μFN來(lái)計(jì)算,對(duì)B物體受力分析,由牛頓第二定律得F合=ma,所以Ff=ma,方向水平向右.
(3)因A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),所以B受到的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,即Ff=μFN=μmg,方向水平向右.
(4)因滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間的接觸面積大小無(wú)關(guān),所以Ff=μmg,方向水平向右.
15.如圖11所示,質(zhì)量為mB=14 kg的木板B放在水平地面上,質(zhì)量
44、
為mA=10 kg的貨箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在貨箱上,
另一端拴在地面,繩繃緊時(shí)與水平面的夾角為θ=37°.已知貨箱A
與木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,木板B與地面之間的動(dòng)摩擦 圖11
因數(shù)μ2=0.4.重力加速度g取10 m/s2.現(xiàn)用水平力F將木板B從貨箱A下面勻速抽出,試求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)繩上張力FT的大??;
(2)拉力F的大小.
答案 (1)100 N (2)200 N
解析 (1)對(duì)A進(jìn)行受力分析可知A受四個(gè)力作用,分解繩的拉力,根據(jù)A受力平衡可得
FN1=mAg+FTsin θ,F(xiàn)f1=FTcos θ,F(xiàn)f1=μ1FN1
解得FT=
代入數(shù)據(jù)得繩子張力FT=100 N.
(2)對(duì)B進(jìn)行受力分析可知B受六個(gè)力的作用
地面對(duì)B的支持力
FN2=mBg+FN1,而FN1=mAg+FTsin θ=160 N
拉力F=μ2FN2+μ1FN1=200 N.
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