第10讲 摩擦力-2024年暑假预习高一物理同步精品导与练系列(人教版必修第一册)
展开考点一:滑动摩擦力
1.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力).
(2)物体间的接触面不光滑.
(3)两物体间存在相对运动.
2.滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动的方向相反.
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反.
3.滑动摩擦力的大小
(1)公式法:根据公式Ff=μFN计算.
①正压力FN是物体与接触面间的压力,不一定等于物体的重力,FN的大小根据物体的受力情况确定.
②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关,而与物体间的压力、接触面的大小无关.
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时,根据二力平衡条件求解.
考点二、静摩擦力
1.静摩擦力的产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力).
(2)接触面粗糙.
(3)两物体间有相对运动的趋势.
2.静摩擦力的方向
(1)在接触面上与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反.
(2)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,与使物体产生运动趋势的外力方向相反.
3.静摩擦力的大小
(1)范围:0<F≤Fmax.
(2)计算:物体做匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解.
(3)静摩擦力大小与正压力无关.
4.说明
(1)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反.
(2)静摩擦力发生在相对静止的两物体之间,受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体也可能受静摩擦力作用.
重难点精讲:
1.对摩擦力的理解
(1)静摩擦力:受静摩擦力的物体不一定静止,只是两物体接触面保持相对静止.
例:在倾斜传送带上匀速传送的物体,虽然运动,但受静摩擦力.(如图)
(2)滑动摩擦力:受滑动摩擦力的物体不一定运动,而是两物体发生相对滑动.
例:把A物体抽出来,B物体受到了滑动摩擦力却没有运动.(如图)
2.摩擦力的方向
(1)静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反.可利用假设法判断,即假设接触面光滑,物体相对与它接触的物体运动的方向,就是相对运动趋势方向;例如静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上.(如图)
静摩擦力的方向有可能与物体运动方向成任意角度.如图所示,用手握住一根竖直棒,若使手与棒一起沿不同方向匀速运动,棒所受的静摩擦力竖直向上,而手与棒的运动方向可以是任意的,所以Ff的方向与匀速运动中速度的方向可成任意夹角.
(2)滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,与物体运动方向无关.
例:如图所示,快速把B向右拉离的过程中,A相对B向左运动,摩擦力向右,A却相对地面向右运动,摩擦力的方向与物体运动方向反而相同.
3.摩擦力作用效果是阻碍物体的相对运动,但摩擦力却不一定是阻力,有时会是动力.
二:考点题型归纳
题型一:摩擦力概念的理解
1.(2023秋·河南漯河·高一统考期末)下列关于摩擦力的论述错误的是( )
A.运动的物体也可以受静摩擦力
B.接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直
C.两物体接触处的弹力增大时,接触面间的摩擦力大小可能不变
D.运动的物体受到的摩擦力的方向一定与其运动方向相同或者相反
2.(2023秋·云南怒江·高一校考期末)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.摩擦力作用效果一定是阻碍物体间的相对运动
B.静止在粗糙水平桌面上的水杯,受到摩擦力作用
C.摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
D.静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力
3.(2022秋·浙江杭州·高一期中)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.两个物体间只要有弹力就一定有摩擦力
B.运动的物体不可能受到静摩擦力的作用
C.滑动摩擦力的方向跟物体的运动方向可以相同,也可以相反
D.静摩擦力大小可由公式进行计算
题型二:复杂的受力下静摩擦力的计算
4.(2023秋·湖南长沙·高一长沙一中校考期末)中国传统杂技“爬杆”屡获国际大奖,某次表演中杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升和匀速下滑时,所受的摩擦力分别是和,则( )
A.向上,向下B.向下,向上
C.、的大小相等D.是静摩擦力,数值上大于
5.(2023秋·北京怀柔·高一统考期末)木块A、B分别重50N和60N,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2cm,弹簧的劲度系数为400N/m,系统置于水面上静止不动。现用F=2N的水平向右的拉力作用在B上,作用后它们仍静止不动,则作用后( )
A.木块A所受摩擦力大小是7N
B.木块A所受摩擦力方向向左
C.木块B所受摩擦力大小是10N
D.木块B所受摩擦力大小是5N
6.(2022秋·湖北武汉·高一武汉市吴家山中学校联考期末)如图所示,放在粗糙水平桌面上的一个物体,受到水平方向的两个力,,方向向右,,方向向左,当从16N逐渐减小到零时,物体始终保持静止,物体与桌面间摩擦力大小变化情况是( )
A.先增大后减小,方向先向右后向左B.先减小后增大,方向先向左后向右
C.逐渐减小,方向一直向右D.逐渐增大,方向一直向左
题型三:滑动摩擦力的计算
7.(2023春·广东惠州·高一校联考期中)如图,水平地面上质量为m的物体,在推力F作用下向右运动,已知,,木块与地面间的动摩擦因数为μ,木块与水平地面间的摩擦力为( )
A.FB.0.8FC.D.μmg
8.(2023春·四川宜宾·高一四川省宜宾市第四中学校校考开学考试)水平桌面上一重的物体,与桌面间的动摩擦因数是0.2,当依次用和的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.B.C.D.
题型四:最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系
10.(2022秋·全国·高一期末)如图所示,重为800N的沙发放在水平地面上,体重600N的小王至少要用96N的水平力推沙发,才能使沙发从原地开始运动。沙发开始运动以后,小王用80N的水平力推沙发,就可以使沙发保持匀速直线运动。以下说法正确的是:( )
A.沙发与地面之间的动摩擦因数为0.12
B.若用90N的水平力推这个静止的沙发,则此时沙发所受的摩擦力大小为80N
C.若用96N的水平力推这个已经在运动的沙发,则此时沙发所受的摩擦力大小为96N
D.小王盘腿坐在沙发上,小李用140N的水平力推已经在运动的沙发,可使小王和沙发保持匀速运动
11.(2022秋·陕西咸阳·高一统考期末)如图所示,物体A、B的质量分别,,A与B、B与水平桌面间的动摩擦因数都等于0.3,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。当用水平力F=80N向右拉轻滑轮时,B对A的摩擦力和桌面对B的摩擦力分别为( )
A.30N,70NB.30N,80N
C.30N,90ND.40N,80N
12.(2021秋·广东珠海·高一珠海市实验中学校联考阶段练习)某同学用传感器来探究摩擦力,他将力传感器接入数据采集器,再连接到计算机上:将一质量m=3.75kg的木块置于水平桌面上,用细绳将木块和传感器连接起来进行数据采集,然后沿水平方向缓慢地拉动传感器,使木块运动一段时间后停止拉动。获得的数据在计算机上显示出如图所示的图像。下列有关这个实验的几个说法,其中正确的是( )
A.0~6s内木块一直受到静摩擦力的作用B.最大静摩擦力比滑动摩擦力小
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.08D.木块与桌面间的静摩擦力为3N
题型五:叠加类型下的滑板的摩擦力计算
13.(2023秋·辽宁锦州·高一渤海大学附属高级中学校考期末)如图所示,将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在水平放置在桌面上的物理书的一半厚度处,A4纸与书页之间的动摩擦因数为0.1,物理书的质量为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要把A4纸从书中拉出,且书一直处于静止状态,则拉力至少为( )
A.B.C.D.
14.(2022秋·辽宁沈阳·高一沈阳市第一二〇中学校考阶段练习)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上,受到向右的拉力F的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是( )
A.一定有μ1≤μ2
B.当F>μ2(m+M)g时,木板便会开始运动
C.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
15.(2021秋·全国·高一期末)如图所示,质量均为m的木块A和B在质量为2m的长木板C上滑行(AB不会相碰),长木板放在水平地面上一直处于静止状态。若A与C,C与地面之间的动摩擦因数均为μ,木块B下表面光滑,重力加速度为g。则长木板C受到地面的摩擦力大小为( )
A.μmgB.2μmgC.3μmgD.4μmg
题型六:摩擦力的综合问题
16.(2023秋·高一单元测试)如图所示,一个M=2kg的物体A放在μ=0.2的粗糙水平面上,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0=0.1kg的小桶B相连,已知A受到的最大静摩擦力fmax=4.5N,滑轮上的摩擦不计,g取10N/kg,求以下情况,A受到的摩擦力的大小。
(1)只挂B,处于静止状态时;
(2)只挂B,但在A上再放一个M′=3kg的物体时;
(3)只在小桶内加入m1=0.33kg的沙子时;
(4)只在小桶内加入m2=0.5kg的沙子时。
17.(2022秋·河北邯郸·高一校考期中)重为100N、长为2m的均匀木棒放在水平桌面上,如图甲所示,木棒从原地移动以后,用30N的水平推力,就可以使木棒做匀速运动。求:
(1)木棒与桌面间的动摩擦因数;
(2)当水平推力使木棒匀速运动至木棒有0.5m露出桌面时(如图乙所示),水平推力的大小F;
(3)当撤去推力后,木棒减速向右运动(露出桌面的长度小于1m)的过程中,受到的摩擦力大小。
18.(2022秋·云南大理·高一大理白族自治州民族中学校考期末)木块A、B质量分别为m=2kg,m=3kg,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.3;夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为200N/m,A、B在水平地面上静止,如图所示。认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2。
(1)求木块A受地面摩擦力的大小和方向;
(2)求突然给B施加一个水平向右、大小为10N拉力的瞬间,木块B所受摩擦力大小和方向。
三:课堂过关精练
一:单选题
19.(2023秋·高一单元测试)下列关于摩擦力的说法正确的是 ( )
A.静摩擦力一定发生在静止的两个物体之间
B.静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同
C.摩擦力的方向一定与运动方向相反
D.滑动摩擦力总是与重力成正比
20.(2023春·安徽滁州·高一校联考阶段练习)笔、墨、纸、砚,是中国独有的书法绘画工具(书画用具)。在楷书笔画中,长横的写法要领如下:起笔时一顿,然后向右行笔,收笔时略向右按。如图所示,某同学在水平桌面上平铺一张白纸用毛笔练习长横写法,为防止打滑,他在白纸的左边缘处放置一块镇纸,如图所示。该同学向右行笔过程中,下列说法正确的是( )
A.镇纸对白纸有摩擦力,方向向左
B.毛笔对白纸有摩擦力,方向向左
C.桌面对白纸有摩擦力,方向向左
D.桌面与白纸之间可能没有摩擦力
21.(2023秋·高一课时练习)打印机在正常工作的情况下,进纸系统能做到每次只进一张纸。进纸系统的结构示意图如图所示,设图中刚好有20张相同的纸,每张纸的质量均为m,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为,工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时,下列说法错误的是( )
A.第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向左
B.第10张纸与第11张之间的摩擦力大小可能为
C.第20张纸与摩擦片之间的摩擦力为
D.若,则进纸系统不能进纸
22.(2023秋·高一课时练习)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力情况,下列说法正确的是( )
A.M处受到的支持力垂直MN向上
B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处可能受到沿MN方向的静摩擦力
D.N处可能受到沿MN方向的静摩擦力
23.(2023秋·高一单元测试)用手握紧瓶子使瓶子静止,如图,关于瓶子所受摩擦力的情况以下正确的是( )
A.摩擦力的大小与手的握力成正比
B.手出汗了摩擦力就会变小
C.摩擦力的大小与手的握力大小无关
D.摩擦力的方向向下
24.(2023秋·高一课时练习)某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作,将木块放在水平长木板上,长木板放在光滑水平面上,如图(甲)所示,用力沿水平方向拉长木板,拉力从0开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图像,如图(乙)所示.已知木块质量为1.0 kg,取重力加速度。由上述采集的数据,请你回答下列问题:
(1)木块与长木板间的最大静摩擦力fm是多少?
(2)木块与长木板间的滑动摩擦力f为多少?
(3)木块与长木板间的动摩擦因数μ是多少?
25.(2022秋·浙江杭州·高一期中)静止在水平地面上的木块A质量,与水平地面的动摩擦因数为0.2,且木块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,如果作用在木块A上的推力,木块A与竖直填壁间的轻弹簧被压缩了,弹簧的劲度系数。()求:
(1)此时木块A所受摩擦力;
(2)木块A与地面间的最大静摩擦力大小;
(3)刚撤去F瞬间,木块A所受摩擦力。
四:高分突破精练
一、单选题
26.(2023春·北京怀柔·高一北京市怀柔区第一中学校考阶段练习)某同学利用图甲所示的装置研究物块与木板之间的摩擦力。实验台上固定一个力传感器,传感器用细线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板,传感器记录的图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.木板一定始终做匀速运动
B.物块与木板之间的滑动摩擦力大小约为2.6N
C.在时间内,物块与木板之间相对静止
D.在时间内,物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力
27.(2023春·湖南常德·高一汉寿县第一中学校考阶段练习)如图所示,水平地面上质量为m的物体,在推力F作用下向右运动。已知,,木块与地面间的动摩擦因数为μ,木块受到的摩擦力为( )
A.B.C.0.6FD.μmg
28.(2023春·江苏盐城·高一校考期中)如图所示,在桌面上放置一张纸和一瓶矿泉水,矿泉水瓶静止在纸面上,如果突然迅速向右拉动纸的一边,将纸片拉出,而矿泉水瓶相对桌面的位置几乎没变。下列说法正确的是( )
A.纸片对矿泉水瓶摩擦力的方向向左
B.纸片对矿泉水瓶摩擦力的方向向右
C.拉动纸片越快,矿泉水瓶受到的摩擦力越大
D.拉动纸片越快,矿泉水瓶受到的摩擦力越小
29.(2023春·吉林长春·高一东北师大附中校考阶段练习)如图位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的,已知Q与P之间以及桌面之间的动摩擦因数都为,P和Q的质量都为2m,滑轮轴上的摩擦不计,若用一水平向右的恒力F拉P使其做匀速直线运动,则F的大小为( )
A.B.C.D.
30.(2023秋·湖南娄底·高一校考期末)复印机的进纸过程可简化成如图所示的模型,滚轮与纸张之间的动摩擦因数为,纸张与纸张之间的动摩擦因数为,纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数为,复印机工作时滚轮给第一张纸的压力大小为F(),设每张纸的质量为m,正常情况下,进纸侧能做到每次只进一张纸。滚轮沿逆时针方向转动,带动第一张纸向右运动。重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.进第一张纸时,第二张纸受到第一张纸的摩擦力方向向右
B.
C.进第一张纸时,第三张纸与第四张纸之间的摩擦力大小为
D.进第一张纸时,最后一张纸受到摩擦片的摩擦力大小为0
二、多选题
31.(2023秋·高一校考单元测试)如图所示,水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌,每一张的质量均为m。用一手指以竖直向下的力压第1张牌,并以一定速度向右移动手指,确保手指与第1张牌之间有相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,手指与第1张牌之间的动摩擦因数为μ1,牌间的动摩擦因数均为μ2,第54张牌与桌面间的动摩擦因数为μ3,且有μ1>μ2>μ3。则下列说法正确的是( )
A.第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动
B.第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动
C.第1张牌受到手指的摩擦力向左
D.第54张牌受到水平桌面的摩擦力向左
32.(2023秋·高一校考课时练习)如图所示,两个相同的立方体A和B,叠放在水平桌面上,今以水平力F拉B,而两立方体均保持静止,则下列结论不正确的是( )
A.A和B之间不存在摩擦力作用
B.A和B之间存在静摩擦力作用
C.B与桌面间存在静摩擦力作用
D.若撤去外力F,则A和B之间,B与水平面之间都不存在摩擦力
33.(2023秋·广东深圳·高一统考期末)下列重力、弹力和摩擦力的描述,正确的有 ( )
A.重力的方向总是竖直向下,且一定指向地心
B.弹力发生在相互接触且发生弹性形变的物体间
C.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速
D.作用在物体上的静摩擦力既能使物体加速,也能使物体减速
34.(2023秋·贵州贵阳·高一统考期末)质量为10kg的木箱静止在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动。现将一水平推力F作用在木箱上,F随时间t变化的图线如图所示。已知木箱在时间内做匀速直线运动,重力加速度g取。则下列说法正确的是( )。
A.木箱与地板之间的动摩擦因数为0.3
B.时间内木箱所受摩擦力大小为0
C.时间内木箱所受摩擦力大小为
D.时间内木箱所受摩擦力大小为
35.(2023秋·安徽黄山·高一统考期末)大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼,都会安装自动扶梯。如图是一种无台阶式扶梯,将扶梯运送顾客上楼的过程近似看作匀速直线运动,在这个过程中( )
A.顾客所受重力的方向一定指向地心
B.顾客所受弹力是由于扶梯的形变而产生的
C.顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动,所以其受到的摩擦力为滑动摩擦力
D.顾客所受摩擦力方向沿扶梯向上
36.(2023秋·新疆哈密·高一校考期末)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Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.木箱所受的滑动摩擦力为20 N
B.木箱所受的最大静摩擦力
C.摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
D.木箱与地面间的动摩擦因数
37.(2023·高一课时练习)如图所示,A是主动轮,B是从动轮,它们通过不打滑的皮带传动,轮的转动方向如图所示,B轮上带有负载,P、Q分别是两轮边缘上的点,则关于P、Q所受摩擦力的判断正确的是( )
A.P受到的是静摩擦力,方向向上B.P受到的是滑动摩擦力,方向向上
C.Q受到的是静摩擦力,方向向上D.Q受到的是滑动摩擦力,方向向下
38.(2023春·安徽六安·高一校考开学考试)如图,P、Q两物体均重10N,各接触面的动摩擦因数均为,现在对物体Q施加一向右的水平拉力,则( )
A.物体P与物体Q一起向右运动
B.物体P静止不动,物体Q向右运动
C.地面对物体P施加水平向左4N的静摩擦力
D.无论如何加大对物体Q的水平拉力F,物体P都不会向右运动
三、解答题
39.(2022秋·云南文山·高一校考期中)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10kg的木箱,木箱所受的摩擦力F与时间t的关系如图乙所示,g取。求:
(1)当水平推力为15N时,木箱受到的摩擦力;
(2)木箱与地面间的动摩擦因数;
(3)木箱被推动以后,将水平推力减小为5N,直到静止前地面对木箱的摩擦力。
40.(2022秋·辽宁沈阳·高一沈阳二中校考期中)小明同学自己利用一根劲度系数已知的轻弹簧设计了一种研究摩擦力的实验。已知这根轻弹簧的劲度系数是100N/m,A物体的质量是4kg,B物体的质量是6kg。如图所示,处于水平的轻弹簧一端面定于墙壁,另一端与A物体相连,轻弹簧处于原长状态。现用一水平推力F作用于物体B上使B缓慢地向墙壁移动,当移动0.1m时,AB之间发生相对滑动。(取g=10N/kg)
(1)求AB之间的最大静摩擦力。
(2)若AB相对滑动时,弹簧压缩量最终保持在0.08m不变,求AB之间的动摩擦因数。
(3)AB发生相对活动后,若AB之间的滑动摩擦力等于B与地面之间的滑动摩擦力,则B与地面之间的动摩擦因数为多大?
41.(2022秋·山东聊城·高一山东聊城一中校考期中)一质量不计的弹簧原长为,两端各用的力拉弹簧时,弹簧长度为。现将该弹簧一端固定于质量的物体上,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。求:
(1)弹簧的劲度系数多大?
(2)当弹簧拉长至时,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,则物体与水平面之间的动摩擦因数多大?
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