专题强化练7　摩擦力的突变问题-【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册易错专题复习

专题强化练7　摩擦力的突变问题

一、选择题

1.将质量为1.0 kg的木块放在水平长木板上,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大,木块先静止后相对木板运动。用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小,并用计算机绘制出摩擦力大小Ff随拉力大小F变化的图像,如图所示。木块与长木板间的动摩擦因数为(g=10 m/s2)  (　　)

A.0.3 B.0.5 C.0.6 D.1.0

2.如图所示,重20 N的物体放在水平地面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,与水平面间的最大静摩擦力为4.5 N。水平推力F1=10 N、F2=8 N同时作用于物体上。以下说法正确的是  (　　)

A.水平推力F1、F2同时作用在物体上时,水平面对物体的静摩擦力大小为2.5 N,方向向右

B.若只撤去推力F2,水平面对物体的滑动摩擦力大小为4 N,方向为水平向左

C.若只撤去推力F1,水平面对物体的滑动摩擦力大小为3.5 N,方向为水平向左

D.若同时撤去F1、F2,水平面对物体的静摩擦力大小为4.5 N

3.如图所示,物体P左边用一根轻弹簧和竖直墙相连,放在粗糙水平面上,静止时弹簧的长度大于原长。若再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉P,直到把P拉动。在P被拉动之前的过程中,弹簧对P的弹力N的大小和地面对P的摩擦力f的大小的变化情况是  (　　)

A.N始终增大,f始终减小

B.N先不变后增大,f先减小后增大

C.N保持不变,f始终减小

D.N保持不变,f先减小后增大

二、非选择题

4.小明利用木块A做了几个跟摩擦力相关的实验,木块A的质量为0.5 kg,g取10 m/s2。

(1)如图1所示,小明用垂直于墙的力F将木块A压在竖直墙上,墙和木块A之间的动摩擦因数为0.2,已知力F=15 N,求:

①若木块下滑,木块A受到的摩擦力大小;

②若将压木块A的力增大到2F,木块静止,求木块A受到的摩擦力大小。

(2)如图2所示,小明将木块A夹在两长木板之间,左右两边对木板的水平压力大小相等,木块A可在两长木板之间以速度v竖直向下匀速下滑。如果保持两水平压力的大小、方向不变,要使木块A以3v的速度匀速向上滑动,那么对木块竖直向上的推力应多大?

5.一质量不计的弹簧原长为l0=10 cm,两端各用F1=4 N的力拉弹簧时,弹簧长度为l1=11 cm。现将该弹簧一端固定于质量m=2 kg的物体上,另一端施一水平拉力F,如图所示。设弹簧始终在弹性限度内,g取10 N/kg。问:

(1)弹簧的劲度系数多大?

(2)当弹簧拉长至l2=13 cm时,物体恰好开始运动。则物体与水平面间的最大静摩擦力多大?

(3)当用水平力拉着物体匀速运动时,弹簧的长度为l3=12 cm,则物体与水平面之间的动摩擦因数多大?

答案全解全析

专题强化练7　摩擦力的突变问题

1.A　由图可知最大静摩擦力为5 N,滑动摩擦力为3 N,且滑动摩擦力满足公式Ff=μmg,所以μ=0.3,A正确。

2.B　水平推力F1、F2同时作用在物体上时,F1-F2=2 N<fmax,则物体静止,所以物体水平方向受力平衡,得出f=F1-F2=2 N,故A错误。若撤去推力F2后,F1>fmax,则物体滑动,由滑动摩擦力公式f=μN,得出f=μmg=4 N,方向与F1的方向相反,即水平向左,故B正确。若只撤去推力F1,F2>fmax,则物体滑动,由滑动摩擦力公式f=μN,得出f=μmg=4 N,方向与F2的方向相反,即水平向右,故C错误。若同时撤去F1、F2,物体不受摩擦力作用,故D错误。

3.D　由题意可知,物体一直处于静止状态,弹簧的形变量不变,故弹力N不变;物体放在粗糙水平面上,静止时弹簧的长度大于原长,则弹簧对P的拉力向左,由于水平面粗糙,因此物体P同时受到水平向右的静摩擦力。当再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉P,直到把P拉动前的过程中,物体P受到的静摩擦力从水平向右变为水平向左,其大小先减小后增大,故只有D正确。

4.答案　(1)①3 N　②5 N　(2)10 N

解析　(1)①木块A受到的摩擦力f1为滑动摩擦力,f1=μN=μF=0.2×15 N=3 N;

②木块静止,受力平衡,f2为静摩擦力,f2=mg=5 N。

(2)木块匀速滑动,受力平衡,下滑时滑动摩擦力大小等于重力,f3=mg=5 N,当木块以3v匀速上滑时,滑动摩擦力f4=f3,F推=f4+mg=f3+mg=10 N。

5.答案　(1)400 N/m　(2)12 N　(3)0.4

解析　(1)由胡克定律得:F1=k(l1-l0),解得:k=400 N/m;

(2)此时最大静摩擦力等于拉力,所以fmax =F2=k(l2-l0),解得:fmax=12 N;

(3)滑块匀速运动摩擦力为f,此时拉力等于滑动摩擦力,有F3=f=μN=μmg ,F3=k(l2-l0),得出:μ=0.4。