高中物理沪科版 (2019)必修 第一册3.3 摩擦力课时训练

习题课:摩擦力的综合分析

课后篇巩固提升

合格考达标练

1.(多选)下列关于摩擦力的说法,正确的是(　　)

A.静摩擦力的方向一定与接触面相切

B.只有静止的物体才受到静摩擦力

C.运动的物体也可以受到静摩擦力

D.静摩擦力的大小与压力的大小成正比

解析静摩擦力的方向一定与接触面相切,选项A正确;运动的物体同样可以受到静摩擦力的作用,例如随传送带斜向上运动的物体,选项B错误,C正确;静摩擦力的大小根据二力平衡求解,滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比,选项D错误。

答案AC

2.关于摩擦力,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.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

解析静摩擦力产生的条件是相互挤压、接触面粗糙,且有相对滑动趋势,只有同时满足才能产生静摩擦力,选项A错误;摩擦力不一定是阻力,比如正与传送带一起斜向上运动的物体,所受的静摩擦力是动力,此时物体处于运动状态,选项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滑动趋势的外力的变化而变化,选项D正确。

答案D

3.

如图所示,A为长木板,在光滑水平面上以速度v1匀速向右运动,同时物块B在A的上表面以速度v2匀速向右运动,且A、B间接触面粗糙。下列判断正确的是(　　)

A.若v1=v2,A、B之间无摩擦力

B.若v1>v2,A受到B所施加的向右的滑动摩擦力

C.若v1<v2,B受到A所施加的向右的滑动摩擦力

D.若v1>v2,A、B之间无滑动摩擦力

答案A

4.关于摩擦力,有人总结了四条“不一定”,其中说法错误的是(　　)

A.摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反

B.静摩擦力的方向不一定与运动方向共线

C.受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动

D.静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力

解析摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反,也可能与物体运动方向相同,选项A正确。静摩擦力的方向不一定与运动方向共线,也可能成一定角度,例如用手竖直握住瓶子,让瓶子水平移动,选项B正确。运动的物体和静止的物体都可能受到静摩擦力或滑动摩擦力的作用,例如货物在传送带上向高处运动时,货物受静摩擦力但不静止;正在滑轨上滑行的物体,滑轨受到滑动摩擦力,而滑轨是静止的,选项C正确。静摩擦力和滑动摩擦力都既可能是阻力,也可能是动力,选项D错误。

答案D

5.(多选)如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力f与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)

A.木箱所受的最大静摩擦力fmax=21 N

B.木箱所受的最大静摩擦力fmax=20 N

C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21

D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2

解析木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩擦力为21N,当推力F>21N后,静摩擦力变为滑动摩擦力,大小为20N,木箱与地面间的动摩擦因数μ==0.2,选项A、D正确。

答案AD

6.(多选)用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t=0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻F减小为零。则物体所受的摩擦力f随时间t的变化图像可能是下列图像中的(　　)

解析若当拉力为零时,物体仍在滑动,则物体在0~t1时间内受到的一直是滑动摩擦力,即大小不变;若当拉力为零前,物体已静止,则物体先受滑动摩擦力,后受静摩擦力,滑动摩擦力大小不变,而静摩擦力的大小与拉力的大小相等,而物体静止时拉力的大小小于滑动摩擦力的大小;故B、D正确,A、C错误。

答案BD

7.如图所示,有黑白两条毛巾交替折叠放在水平地面上,白毛巾的中部用细线与墙连接着,黑毛巾的中部用细线拉住。设细线均水平,欲使黑白毛巾分离开来,若每条毛巾的质量均为m、毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速拉出需施加的水平拉力F为(　　)

A.2μmg B.4μmg

C.5μmg D.μmg

解析以黑毛巾为研究对象,其水平受力如图所示:

其中f1=μ·mg,f2=μmg,f3=μ·mg,f4=μ·2mg,故F=f1+f2+f3+f4=5μmg,故选C。

答案C

8.

(多选)木块A、B的重力分别为50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上,如图所示。力F作用后(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)

A.木块A所受摩擦力大小是12.5 N

B.木块A所受摩擦力大小是8 N

C.木块B所受摩擦力大小是7 N

D.木块B所受摩擦力大小是9 N

解析木块A与地面间的最大静摩擦力为fmax=μmAg=0.25×50N=12.5N;木块B与地面间的最大静摩擦力为fmax'=μmBg=0.25×60N=15N;弹簧弹力为F弹=kx=400×0.02N=8N;施加水平拉力F后,对B,水平方向受向右的弹簧弹力和拉力,由于木块B与地面间的最大静摩擦力为15N,大于弹簧弹力和拉力之和,故木块B静止不动,故物块B受到的静摩擦力fB=F弹+F=8N+1N=9N;施加水平拉力F后,弹簧长度没有变化,弹力不变,故木块A相对地面有向左滑动的趋势,则A受到向右的静摩擦力,且与弹簧弹力大小相等,因而fA=F弹=8N。故选B、D。

答案BD

9.为测量物体与长木板间的动摩擦因数,某同学设计了如图所示的实验,用外力F水平拉长木板时,测力计的示数与物体A和长木板间的滑动摩擦力相等,改变物体A上的砝码数可以改变物体A与木板间的压力,每个砝码重力为1 N,已知放上3个砝码时测力计读数为2.6 N,放上5个砝码时测力计读数为3.0 N,求物体A与木板间的动摩擦因数及物体A的重力。(g取10 m/s2)

解析设物体A的质量为M,则当放3个砝码时,根据二力平衡可知f1=μ(M+3m)g;放5个砝码时,根据二力平衡可知f2=μ(M+5m)g;联立解得μ=0.2,Mg=10N。

答案0.2　10 N

等级考提升练

10.

如图所示,一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接,物块位于水平面上。A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点,A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2,物块与地面间的最大静摩擦力为fmax,则弹簧的劲度系数为(　　)

A. B.

C. D.

解析设弹簧原长为L,由胡克定律,当物块离墙壁最近时有k(L-x1)=fmax,当物块离墙壁最远时有k(x2-L)=fmax,联立解得k=,选项C正确。

答案C

11.物体b在力F作用下将物体a压在光滑的竖直墙壁上,a始终处于静止状态。如图所示,当F逐渐增大时,下列说法中正确的是(　　)

A.a受到的摩擦力有两个

B.a与b间的静摩擦力大小随F的增大而增大

C.a受到的摩擦力大小不随F的增大而变化

D.b对a的摩擦力方向竖直向下

答案C

12.如图所示的皮带传动装置中,O1是主动轮,O2是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点(为清楚起见,图中将两轮与皮

带画得略为分开,而实际上皮带与两轮是紧密接触的)。当O1顺时针启动时,若皮带与两轮间不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是(　　)

A.向上,向下,向下,向上

B.向下,向上,向上,向下

C.向上,向上,向下,向下

D.向下,向下,向上,向上

解析假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用,则当O1顺时针启动时,O1与皮带间将会打滑,此时C点将相对于A点向上运动。实际上,O1与皮带间没有打滑,可见C点相对于A点有向上运动的趋势;即A点相对于C点有向下运动的趋势。根据静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反,可知C、A两点受到的静摩擦力fC、fA的方向分别是向下、向上。同理,可判断B、D两点的情况,如图所示。

答案C

13.如图所示,物体A的质量mA=0.2 kg,放在水平面上的物体B的质量mB=1.0 kg,轻绳和滑轮间的摩擦不计,且绳的OB部分水平,OA部分竖直,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且A和B恰好处于静止状态。(g取10 m/s2)

(1)求物体B与水平面间的动摩擦因数。

(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,需多大的拉力?

(3)若在物体B上放一个质量与物体B相等的物体,则物体B受到的摩擦力为多大?

解析(1)物体B水平方向受摩擦力和绳的拉力,二力平衡。由于绳的拉力等于mAg且A和B恰好处于静止,所以μmBg=mAg,解得μ=0.2。

(2)用水平力向左拉B,物体B水平方向受水平力F、绳的拉力和水平方向的摩擦力,物体B做匀速运动,处于平衡状态,则水平方向F与B受到的摩擦力和绳的拉力之和大小相等,即F=μmBg+mAg=4N。

(3)物体B静止不动,放上另一物体后,物体B受到的摩擦力仍等于物体A的重力,f=mAg=2N。

答案(1)0.2　(2)4 N　(3)2 N