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人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案及答案
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这是一份人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案及答案，共6页。
微专题9 摩擦力的分析与计算
1．摩擦力的方向与两物体间的相对运动方向或相对运动趋势方向相反，而不一定与物体运动的方向相反.2.静摩擦力的大小与接触面间的弹力大小无关，与物体所受外力和物体运动状态有关；滑动摩擦力的大小与接触面间的弹力大小有关，而与拉力(或其他外力)及运动状态无关.3.求解摩擦力大小时一定要先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，还要注意它们之间可能的转换(突变)．
1．如图所示，物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是( )
A．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同
B．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反
C．甲、乙两图中A均不受摩擦力
D．甲图中A不受摩擦力，乙图中A受摩擦力，方向和F相同
答案 D
解析 题图甲中在水平方向A不受外力，相对于B没有运动趋势，故题图甲中A不受摩擦力；题图乙中A有相对于B沿斜面下滑的运动趋势，受到B对其沿斜面向上的摩擦力，即方向和F相同，选项D正确．
2.(2023·山东威海市高三检测)木块A、B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．假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现用F＝2 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，则F作用后木块A、B所受摩擦力的大小分别为(弹簧始终在弹性限度内)( )
A．8 N,10 N B．8 N,15 N
C．10 N,8 N D．10 N,15 N
答案 A
解析 由题知，木块A受到的最大静摩擦力FA＝μGA＝12.5 N，木块B受到的最大静摩擦力FB＝μGB＝15 N．弹簧对木块A、B的弹力为F弹＝kx＝8 N．对于木块A，弹簧对木块A的弹力小于木块A受到的最大静摩擦力，所以木块A处于静止状态，根据平衡条件可得，木块A受到静摩擦力FA静＝8 N；对于木块B，在水平方向，拉力F和弹簧对木块B的弹力的合力为8 N＋2 N＝10 N，小于木块B受到的最大静摩擦力，所以木块B处于静止状态，根据平衡条件可得，木块B受到静摩擦力FB静＝10 N，故选A.
3.如图所示，在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木块，图中木块倾角为θ，木块与水平面间的动摩擦因数为μ，木块所受重力为G，现用一水平恒力F推木块，使木块由静止开始向左运动，则木块所受的摩擦力大小为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A．F B.
C．μG D．μ(Gsin θ＋Fcos θ)
答案 C
解析 木块在竖直方向上平衡，则有FN＝G，则木块所受的摩擦力为Ff＝μFN＝μG，又因为木块不是做匀速运动，所以Ff与F不相等，C正确，A、B、D错误．
4．小明将一辆后轮驱动的电动小汽车，按图示方法置于两个平板小车上，三者置于水平实验桌上．当小明用遥控器启动小车向前运动后，他看到两个平板小车也开始运动，下列标出平板小车的运动方向正确的是( )
答案 C
解析 用遥控器启动小车向前运动，后轮是主动轮，顺时针转动，所以左侧平板小车对后轮的摩擦力向右，后轮对左侧平板小车的摩擦力向左；前轮是从动轮，所以右侧平板小车对前轮的摩擦力向左，前轮对右侧平板小车的摩擦力向右．因此左侧小车向左运动，右侧小车向右运动，故A、B、D错误，C正确．
5.如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ
答案 D
解析 当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度a＝gsin θ＋μgcos θ；当小木块速度达到传送带速度时，由于μ
A．20 N 沿水平面向左
B．20 N 沿水平面向右
C．28 N 沿水平面向左
D．28 N 沿水平面向右
答案 B
解析 以乙物体为研究对象，根据平衡条件得，在竖直方向上
FTMsin 53°＋FTNsin 37°－mg＝0①
在水平方向上FTMcos 53°－FTNcos 37°＝0②
由于甲物体也处于平衡状态，假设受到的摩擦力水平向右，故在水平方向上
FTN＋Ff－FTM＝0③
由①②③式解得摩擦力大小为Ff＝20 N，方向沿水平面向右，故选项B正确．
7．如图甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上，当θ从0缓慢增大到90°的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ的关系如图乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则( )
A．O～q段图像可能是直线
B．q～段图像可能是直线
C．q＝
D．p＝
答案 D
解析 半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是mgsin θ＝μmgcos θ，则有μ＝tan θ＝，解得θ＝，即q＝，θ在0～之间时，Ff是静摩擦力，大小为mgsin θ；θ在～之间时，Ff是滑动摩擦力，大小为μmgcos θ；综合以上分析得其Ff与θ关系如图中实线所示，故Oq和q～之间均为曲线，故A、B、C错误；当θ＝时Ff＝mgsin ＝，即p＝，故D正确．
8．如图甲所示，质量为0.4 kg的物块在水平力F作用下由静止释放，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4，力F随时间t变化的关系如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10 m/s2.下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力大小与时间(Ff－t)变化关系的是( )
答案 C
解析 物块水平方向受力平衡，F＝FN＝5t，滑动摩擦力方向竖直向上，Ff＝μFN＝0.4×5t＝2t.所以Ff－t图像是过原点的倾斜直线，斜率k＝2，当物块静止时，物块受到静摩擦力作用Ff＝mg＝4 N，当Ffmg＝4 N时，物块做减速运动到速度为零，物块静止，其所受静摩擦力为Ff＝mg＝4 N，即物块先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，有＝mg，得Ffmax＝8 N＝2t，知t＝4 s，故C正确，A、B、D错误．
9．(2023·山东威海市高三期末)如图所示，滑块M与重物m通过轻绳跨过定滑轮相连，M放在水平地面的长木板上，当长木板在外力的作用下向右运动时，M静止不动．测得M与m的总质量为1.4 kg，固定滑轮的悬线拉力为5 N，与竖直方向的夹角为37°，若定滑轮的重力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，sin 16°＝0.28，cos 16°＝0.96，则M与长木板间的动摩擦因数为( )
A．0.2 B．0.3 C．0.4 D．0.5
答案 B
解析 设滑块的质量为M1，重物的质量为m1，固定滑轮的悬线拉力为5 N，与竖直方向的夹角为37°，根据平衡状态可知，绳中拉力为m1g，所以2m1gcos 37°＝5 N，解得m1＝0.312 5 kg，对M分析可知，根据几何关系，水平方向m1gcos 16°＝μ(M1g－m1gsin 16°)，M1＋m1＝1.4 kg，解得μ＝0.3，故选B.
微专题9 摩擦力的分析与计算
1．摩擦力的方向与两物体间的相对运动方向或相对运动趋势方向相反，而不一定与物体运动的方向相反.2.静摩擦力的大小与接触面间的弹力大小无关，与物体所受外力和物体运动状态有关；滑动摩擦力的大小与接触面间的弹力大小有关，而与拉力(或其他外力)及运动状态无关.3.求解摩擦力大小时一定要先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，还要注意它们之间可能的转换(突变)．
1．如图所示，物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是( )
A．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同
B．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反
C．甲、乙两图中A均不受摩擦力
D．甲图中A不受摩擦力，乙图中A受摩擦力，方向和F相同
答案 D
解析 题图甲中在水平方向A不受外力，相对于B没有运动趋势，故题图甲中A不受摩擦力；题图乙中A有相对于B沿斜面下滑的运动趋势，受到B对其沿斜面向上的摩擦力，即方向和F相同，选项D正确．
2.(2023·山东威海市高三检测)木块A、B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．假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现用F＝2 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，则F作用后木块A、B所受摩擦力的大小分别为(弹簧始终在弹性限度内)( )
A．8 N,10 N B．8 N,15 N
C．10 N,8 N D．10 N,15 N
答案 A
解析 由题知，木块A受到的最大静摩擦力FA＝μGA＝12.5 N，木块B受到的最大静摩擦力FB＝μGB＝15 N．弹簧对木块A、B的弹力为F弹＝kx＝8 N．对于木块A，弹簧对木块A的弹力小于木块A受到的最大静摩擦力，所以木块A处于静止状态，根据平衡条件可得，木块A受到静摩擦力FA静＝8 N；对于木块B，在水平方向，拉力F和弹簧对木块B的弹力的合力为8 N＋2 N＝10 N，小于木块B受到的最大静摩擦力，所以木块B处于静止状态，根据平衡条件可得，木块B受到静摩擦力FB静＝10 N，故选A.
3.如图所示，在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木块，图中木块倾角为θ，木块与水平面间的动摩擦因数为μ，木块所受重力为G，现用一水平恒力F推木块，使木块由静止开始向左运动，则木块所受的摩擦力大小为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A．F B.
C．μG D．μ(Gsin θ＋Fcos θ)
答案 C
解析 木块在竖直方向上平衡，则有FN＝G，则木块所受的摩擦力为Ff＝μFN＝μG，又因为木块不是做匀速运动，所以Ff与F不相等，C正确，A、B、D错误．
4．小明将一辆后轮驱动的电动小汽车，按图示方法置于两个平板小车上，三者置于水平实验桌上．当小明用遥控器启动小车向前运动后，他看到两个平板小车也开始运动，下列标出平板小车的运动方向正确的是( )
答案 C
解析 用遥控器启动小车向前运动，后轮是主动轮，顺时针转动，所以左侧平板小车对后轮的摩擦力向右，后轮对左侧平板小车的摩擦力向左；前轮是从动轮，所以右侧平板小车对前轮的摩擦力向左，前轮对右侧平板小车的摩擦力向右．因此左侧小车向左运动，右侧小车向右运动，故A、B、D错误，C正确．
5.如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ
答案 D
解析 当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度a＝gsin θ＋μgcos θ；当小木块速度达到传送带速度时，由于μ
A．20 N 沿水平面向左
B．20 N 沿水平面向右
C．28 N 沿水平面向左
D．28 N 沿水平面向右
答案 B
解析 以乙物体为研究对象，根据平衡条件得，在竖直方向上
FTMsin 53°＋FTNsin 37°－mg＝0①
在水平方向上FTMcos 53°－FTNcos 37°＝0②
由于甲物体也处于平衡状态，假设受到的摩擦力水平向右，故在水平方向上
FTN＋Ff－FTM＝0③
由①②③式解得摩擦力大小为Ff＝20 N，方向沿水平面向右，故选项B正确．
7．如图甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上，当θ从0缓慢增大到90°的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ的关系如图乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则( )
A．O～q段图像可能是直线
B．q～段图像可能是直线
C．q＝
D．p＝
答案 D
解析 半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是mgsin θ＝μmgcos θ，则有μ＝tan θ＝，解得θ＝，即q＝，θ在0～之间时，Ff是静摩擦力，大小为mgsin θ；θ在～之间时，Ff是滑动摩擦力，大小为μmgcos θ；综合以上分析得其Ff与θ关系如图中实线所示，故Oq和q～之间均为曲线，故A、B、C错误；当θ＝时Ff＝mgsin ＝，即p＝，故D正确．
8．如图甲所示，质量为0.4 kg的物块在水平力F作用下由静止释放，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4，力F随时间t变化的关系如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10 m/s2.下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力大小与时间(Ff－t)变化关系的是( )
答案 C
解析 物块水平方向受力平衡，F＝FN＝5t，滑动摩擦力方向竖直向上，Ff＝μFN＝0.4×5t＝2t.所以Ff－t图像是过原点的倾斜直线，斜率k＝2，当物块静止时，物块受到静摩擦力作用Ff＝mg＝4 N，当Ff
9．(2023·山东威海市高三期末)如图所示，滑块M与重物m通过轻绳跨过定滑轮相连，M放在水平地面的长木板上，当长木板在外力的作用下向右运动时，M静止不动．测得M与m的总质量为1.4 kg，固定滑轮的悬线拉力为5 N，与竖直方向的夹角为37°，若定滑轮的重力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，sin 16°＝0.28，cos 16°＝0.96，则M与长木板间的动摩擦因数为( )
A．0.2 B．0.3 C．0.4 D．0.5
答案 B
解析 设滑块的质量为M1，重物的质量为m1，固定滑轮的悬线拉力为5 N，与竖直方向的夹角为37°，根据平衡状态可知，绳中拉力为m1g，所以2m1gcos 37°＝5 N，解得m1＝0.312 5 kg，对M分析可知，根据几何关系，水平方向m1gcos 16°＝μ(M1g－m1gsin 16°)，M1＋m1＝1.4 kg，解得μ＝0.3，故选B.
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