高中物理第3章 相互作用第3节 摩擦力当堂检测题

第3节 摩擦力

1.下列关于摩擦力的说法中正确的是 (　　)

A.相对运动的物体间一定有摩擦力

B.摩擦力的大小跟压力成正比

C.滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体的运动方向相反

D.静摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势方向相反

答案　D　只有当物体间存在相对运动,且满足摩擦力产生条件时,才有滑动摩擦力,A错误;滑动摩擦力的大小跟压力成正比,静摩擦力的大小与压力无关, B错误;滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反,但可以与物体的运动方向相同, C错误;静摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势方向相反, D正确。

2.关于由滑动摩擦力公式推出的μ=,下列说法中正确的是　 (　　)

A.动摩擦因数μ与摩擦力f成正比,f越大,μ越大

B.动摩擦因数μ与正压力N成反比,N越大,μ越小

C.动摩擦因数μ与摩擦力f成正比,与正压力N成反比

D.动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定

答案　D　动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定,与正压力和摩擦力均无关。

3.(2021山东青岛第十六中学高一月考)如图所示,一个物体质量为20 kg,沿水平面向右运动,同时受到一水平向左的大小为15 N的力的作用。已知此物体与地面之间的动摩擦因数为0.1。则此物体所受合力为(重力加速度g=10 m/s2)              (　　)

A.5 N,方向向左

B.20 N,方向向左

C.35 N,方向向左

D.35 N,方向向右

答案　C　此物体所受合力F合=F+μmg=15 N+0.1×20×10 N=35 N,方向向左。故选C。

4.如图所示,小明正在擦一块竖直放置的黑板。下列关于擦黑板的几种说法中正确的是 (　　)

A.黑板擦与黑板间的摩擦力是静摩擦力

B.摩擦力的大小一定与黑板擦的重力成正比

C.若黑板擦不小心脱手,则其在自由下落的过程中也一样可以把沿线的黑板擦干净

D.在同一位置处黑板擦给黑板的正压力越大,黑板与黑板擦之间的摩擦力越大

答案　D　黑板擦与黑板间的摩擦力是滑动摩擦力,选项A错误;摩擦力的大小一定与人给黑板擦的压力成正比,在同一位置处黑板擦给黑板的正压力越大,黑板与黑板擦之间的摩擦力越大,与重力无关,选项B错误,D正确;若黑板擦不小心脱手,则其在自由下落的过程中因黑板擦与黑板之间无压力,则无摩擦力,则不可能把沿线的黑板擦干净,选项C错误。

5.(2021广东中山纪念中学高一月考)力是物体与物体间的相互作用,下列关于力的说法中错误的是              (　　)

A.物体所受重力的大小与物体运动状态无关

B.受力物体受到弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反

C.两物体间的摩擦力大小和它们间的弹力一定成正比

D.两物体间有摩擦力时,一定有弹力,且摩擦力的方向和它们间的弹力方向垂直

答案　C　物体所受重力的大小与物体运动状态无关,只与物体质量(m)及当地重力加速度(g)有关,A正确;受力物体受到的弹力,是因为施力物体发生形变后要恢复原状产生的,因此弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反,B正确;滑动摩擦力的大小与两物体间的弹力成正比,静摩擦力的大小与它们间的弹力无关,C错误;摩擦力产生的条件是:两个物体相互接触,接触面粗糙,发生弹性形变,物体间有相对运动或相对运动趋势。所以两物体间有摩擦力时就一定有弹力,且摩擦力的方向平行于接触面,弹力的方向垂直于接触面,所以摩擦力的方向和弹力的方向垂直,D正确。

6.(2021四川阆中东风中学高一月考)如图所示,质量为M的长木板静止在桌面上,长木板上有质量为m的滑块在匀速滑行,拉力大小为F。已知滑块与长木板间、长木板与桌面间的动摩擦因数均为μ,M=3m,那么长木板所受桌面的摩擦力的大小是(重力加速度为g)              (　　)

A.F　　　B.2μmg　　　

C.3μmg　　　D.4μmg

答案　A　对滑块受力分析,受重力mg、拉力F,长木板的支持力N和向右的滑动摩擦力f1,有f1=μN,N=mg,故f1=μmg,据平衡条件可知,F=f1=μmg,再对长木板受力分析,受到重力Mg、小滑块对长木板向下的压力N'、小滑块对其向左的滑动摩擦力f1'、地面对长木板的支持力N″和向右的静摩擦力f2,根据共点力平衡条件,有f1'=F=f2,故f2=F,故A正确。

7.在奥运会上,体操运动员在上单杠之前,总要在手上抹些镁粉;而在单杠上做回环动作时,手握单杠又不能太紧。他这样做的目的是              (　　)

A.前者是增大摩擦,后者是减小摩擦

B.前者是减小摩擦,后者是增大摩擦

C.两者都是减小摩擦

D.两者都是增大摩擦

答案　A　镁粉是比较粗糙的,抹在手上,增大了手和单杠间接触面的粗糙程度,从而增大摩擦;手握单杠不能太紧,是通过减小压力来减小摩擦的。故选A。

8.民间艺人用双手握住竖立的竹竿匀速上攀和匀速下滑时,他所受的摩擦力大小分别为f1、f2,则              (　　)

A.f1方向竖直向上、f2方向竖直向上,且f1=f2

B.f1方向竖直向下、f2方向竖直向上,且f1=f2

C.f1方向竖直向上、f2方向竖直向上,且f1>f2

D.f1方向竖直向下、f2方向竖直向上,且f1>f2

答案　A　匀速上攀时,其重力与静摩擦力平衡,由平衡条件可知f1方向竖直向上且f1=G,匀速下滑时,其重力与滑动摩擦力平衡,则f2方向竖直向上,且f2=G,所以f1=f2,A正确。

9.(多选)如图所示,一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上,且受到水平力F的作用,下列说法正确的是(重力加速度为g)              (　　)

A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上

B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大

C.若木块沿墙壁向下运动,则墙壁对木块的摩擦力大小为μmg

D.若开始时木块静止,当撤去F木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用

答案　AD　木块在推力作用下静止时,处于平衡状态,受推力F、重力G、向上的静摩擦力f和向右的支持力N,根据共点力平衡条件有F=N,G=f,所以静摩擦力f的大小等于重力,方向竖直向上,A正确;若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力仍不变,但最大静摩擦力会增大,B错误;木块沿墙壁向下运动,正压力大小等于F,则墙壁对木块的滑动摩擦力大小为μF,C错误;撤去推力后,墙壁对木块的支持力减小为零,木块不受滑动摩擦力作用,故D正确。

10.(多选)(2021山西平遥二中高一月考)木块A、B的重力均为40 N,它们与水平地面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Δx=2.0 cm,弹簧的劲度系数k=400 N/m,系统置于水平地面上静止不动,现用F=9 N的水平力推木块B,如图所示,力F作用后              (　　)

A.木块A所受静摩擦力大小为8 N

B.弹簧的压缩量变为2.5 cm

C.木块B所受静摩擦力为0

D.木块B所受静摩擦力大小为1.0 N

答案　AD　由胡克定律得F=kΔx=400×0.02 N=8 N,木块与地面间的最大静摩擦力为fm=μmg=0.25×40 N=10 N,因A、B均静止,则摩擦力为8 N,当施加水平推力F=9 N时,B水平方向受到向右为8 N的弹簧弹力,向左为9 N的推力,故摩擦力变为1 N,B仍处于静止,C错误,D正确;施加水平推力F=9 N后,A水平方向受到弹簧弹力不变,根据平衡条件得fA'=F弹=8 N,A正确,B错误。

11.某同学用图a所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧测力计的示数为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在表中给出,其中f4的值可从图b中弹簧测力计的示数读出(桌面水平且光滑)。

回答问题:

(1)f4=　　　　 N。 

(2)在图c的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线。

(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度g之间的关系式为f=　　　　,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k=　　　　。 

(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得μ=　　　　。(保留两位有效数字) 

答案　(1)2.75　(2)图见解析

(3)μ(M+m)g　μg　(4)0.40

解析　(1)由题图b可以看出,弹簧测力计的指针在2.70和2.80之间,读数为2.75 N。

(2)在图中描出m=0.05 kg和m=0.20 kg 对应的点,画出f-m图线如图所示。

(3)木块受到的是滑动摩擦力,根据滑动摩擦力的计算公式可得f=μ(M+m)g,所以f-m图线的斜率为k=μg。

(4)由图像可以得出斜率为k= m/s2=3.9 m/s2,所以μ===0.40。

12.用劲度系数k = 500 N/m的轻弹簧连接的滑块A静止在水平桌面上,弹簧没有形变,如图所示,已知GA=500 N,A与桌面间的动摩擦因数为μ=0.50,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,用水平力F作用于弹簧右侧端点O,让F从零逐渐增大,当A动起来后,使A向右缓慢匀速前进0.4 m,求:

(1) 当O点向右运动的位移x1=0.4 m时,A受到的摩擦力大小;

(2)当O点向右运动的位移x2为多少时,A开始运动;

(3)以A所受摩擦力大小f为纵坐标,O点移动的位移大小x为横坐标,作出f随x变化的图像。

答案　(1)200 N　

(2)0.5 m

(3)见解析图

解析　(1)根据胡克定律,可知f=kΔx=kx1=500×0.4 N=200 N<f静max=μN=μGA=250 N

(2)最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则有

f静max=μN=μGA=250 N=kΔx'=kx2

可知x2=0.5 m

(3)如图所示

13.如图所示,位于水平桌面上的物块P由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到物块P和物块Q的两段绳都是水平的,已知物块Q与物块P之间以及物块P与桌面之间的动摩擦因数都是μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮上的摩擦都不计。若用一水平向右的力F拉物块P使它做匀速直线运动,求:(重力加速度为g)

(1)物块P受到物块Q摩擦力的大小和方向;

(2)力F的大小。

答案　(1)μmg,方向水平向左

(2)4μmg

解析　(1)对Q受力分析如图所示

Q受到的滑动摩擦力f=μmg

Q相对P向左运动,Q受到的摩擦力水平向右, Q对P的摩擦力与P对Q的摩擦力是相互作用力,P受到Q的摩擦力大小f'=f=μmg,方向水平向左

(2)对P受力分析如图所示

Q处于平衡状态,由平衡条件得

T=f=μmg

P做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得

F=T+f地+f'

地面对P的摩擦力

f地=μ·2mg=2μmg

T'=T

解得F=4μmg