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专题07 摩擦力的综合分析——2023年高考物理一轮复习小题多维练(广东专用)
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2023年高考物理一轮复习小题多维练(广东专用)专题07 摩擦力的综合分析(时间:30分钟)1、如图所示,若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑,它所受的摩擦力分别是F1和F2,则( )A.F1向下,F2向上,且F1=F2 B.F1向下,F2向上,且F1>F2C.F1向上,F2向上,且F1=F2 D.F1向上,F2向下,且F1=F2【答案】 C【解析】由题意可知,无论小猫向上、向下均做匀速运动,且小猫受重力、摩擦力作用,故二力平衡,即重力的大小等于摩擦力的大小,重力的方向和摩擦力的方向相反,重力的方向竖直向下,摩擦力的方向总是竖直向上。故选C。2、如图,质量分别为M、m的两个木块A、B通过轻弹簧连接,木块A放在水平桌面上,木块B用轻绳通过定滑轮在力F的作用下整体恰好处于静止状态,绳与水平方向成角.不计滑轮与绳间的摩擦.则下列正确的是( )A.木块A对桌面的压力B.木块A与桌面之间的动摩擦因数C.弹簧与水平方向的夹角的正切值D.弹簧的弹力大小为【答案】 C【解析】A.对A、B物块和弹簧构成的系统整体受力分析可知:根据牛顿第三定律可知木块A对地面的压力为:,故A错误;B.题中未说明最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,所以无法计算动摩擦因数,故B错误;CD.对B物块受力分析,正交分解:两式相比解得:两式平方相加解得:故C正确,D错误。3、(多选)如图所示,一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)穿过固定的光滑圆环B,左端固定在A点,右端连接一个质量为m的小球,A、B、C在一条水平线上,弹性绳自然长度为AB。小球穿过竖直固定的杆,从C点由静止释放,到D点时速度为零,C、D两点间距离为h。已知小球在C点时弹性绳的拉力为0.5mg,g为重力加速度,小球和杆之间的动摩擦因数为0.5,弹性绳始终处在弹性限度内,下列说法正确的是( )A.小球从C点运动到D点的过程中摩擦力不变B.整个运动过程中,弹性绳的最大弹性势能为0.75mghC.若在D点给小球一个向上的速度v,小球恰好回到C点,则D.若仅把小球质量变为2m,则小球到达D点时的速度大小为【答案】 ACD【解析】A.设BC的长度为L,根据胡克定律,有BD与竖直方向的夹角为α时,伸长量为 ,故弹力为水平方向则故摩擦力摩擦力不变,A正确;B.小球从C点运动到D点的过程中克服摩擦力做功为当运动到D时,绳子伸长最长,弹性势能最大,根据能量守恒因为最初绳子也具有弹性势能,所以,绳子最大的弹性势能大于0.75mgh,B错误;C. 对球从C到D过程,根据动能定理,有解得若在D点给小球一个向上的速度v,小球恰好回到C点,对次过程,根据动能定理,有解得C正确;D.若仅把小球的质量变成2m,小球从C到D过程,根据动能定理,有解得D正确。故选ACD。4、(多选)如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,一条细线一端与斜面上的物体B相连,另一端绕过轻质滑轮与物体A相连,该滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O点,细线与竖直方向成ɑ角,A、B、C始终处于静止状态,不计细绳与滑轮间摩擦。下列说法正确的是( )A.若仅增大A的质量,则B对C的摩擦力一定增大B.若仅增大A的质量,则地面对C的摩擦力一定增大C.若仅增大B的质量,则B受到的摩擦力一定增大D.若仅将C向左缓慢移动一点,ɑ角将增大【答案】 BD【解析】A.若B具有上滑的趋势,增大A的质量,则B对C的摩擦力增大,若B具有下滑的趋势,增大A的质量,则B对C的摩擦力减小,所以不一定增大,故A错误;B.将BC看作一个整体,具有向左的运动趋势,仅增大A的质量,地面对C的摩擦力一定增大,故B正确;C.若B具有上滑的趋势,增大B的质量,则B受到的摩擦力减小,若B具有下滑的趋势,增大B的质量,则B受到的摩擦力增大,所以不一定增大,故C错误;D.连接AB的细线的夹角一半即α角的大小,若仅将C向左缓慢移动一点,增大连接AB的细线的夹角,则α角将增大,故D正确。故选BD。5、如图所示是汽车45°极限爬坡时的照片,汽车缓慢逐步沿斜坡攀爬,斜坡的倾角逐渐增大至45°.下列关于汽车这一爬坡过程的说法中正确的是A.坡的倾角越大,汽车对坡面的压力也越大B.汽车受到沿坡面向下、大小不断减小的滑动摩擦力作用C.汽车受到沿坡面向上、大小不断增大的静摩擦力作用D.若汽车能顺利爬坡.则车胎与坡间的最大静摩擦力至少为车重的大小【答案】 C【解析】A、坡面上的汽车受到重力、斜面得支持力与摩擦力,设坡面的倾角为θ,则其中支持力:FN=Gcosθ,坡的倾角增大,则汽车受到的支持力减小.根据牛顿第三定律可知,坡面的倾角增大,则汽车对坡面的压力减小,故A错误;BC、汽车受到的摩擦力:f=Gsinθ,方向沿斜面向上;当θ增大时,汽车受到的摩擦力增大,故B错误,C正确;D、要使汽车不打滑,则有:μmgcosθ≥mgsinθ,解得:μ≥tanθ,由于μ<1,则θ=45°时静摩擦力达到最大;可知若汽车能顺利爬坡,则车胎与坡间的最大静摩擦力至少为车重的大小的倍,故D错误6、如图所示,倾角θ=30°的斜面上有一重为G的物体,在与斜面底边平行的水平推力作用下沿斜面上的虚线匀速运动,若图中,则( )A.物体不可能沿虚线运动B.物体可能沿虚线向上运动C.物体与斜面间的动摩擦因数μ=D.物体与斜面闻的动摩擦因数μ=【答案】 D【解析】AB.对物块进行受力分析,如图所示物块受重力G、支持力N、推力F、摩擦力f作用,将重力分解为沿斜面向下的力和与斜面垂直的力,如图所示由图可知,与 N平衡,故可等效为物体在推力F、沿斜面向下的力、摩擦力f三个力的作用下沿斜面上的虚线做匀速运动,其等效的受力情况如图所示根据三力平衡特点,F与的合力必沿斜面向下,故摩擦力f只能沿斜面向上,故物体沿虚线向下做匀速运动,故AB错误;CD.由几何关系得F与的合力由平衡条件得故物体与斜面间的动摩擦因数故C错误,D正确。故选D。7、(多选)如图所示,质量为1kg的物块A和质量为2kg的物块B放在水平面上,用轻弹篑连接,两物块与水平地面间的动摩擦因数均为0.5,弹簧处于压缩状态,两物块处于静止状态。现给物块B一个向右的拉力F,当拉力F从零缓慢增大到5N时,物块B刚好要滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )A.没有施加拉力F时,物块A刚好要滑动B.撤去拉力F,A、B物块受到的摩擦力相同C.拉力F从零缓慢增大到5N的过程中,物块B受到的摩擦力先减小后增大D.B缓慢向右运动过程中,当拉力F缓慢增大到10N时,物块A受到的摩擦力为零【答案】 AD【解析】A.由题意可知,物块A的最大静摩擦力fAm=μmAg=5N物块B的最大静摩擦力fBm=μmBg=10N当拉力F=5N时,物块B刚好要滑动,根据力的平衡可知,弹簧的弹力为5N,因此没有施加拉力时,物块A刚好要滑动,A项正确;B.撤去拉力,A、B物块受到的摩擦力大小相等,方向相反,B项错误;C.拉力F从零缓慢增大到5N的过程中,物块B受到的摩擦力不断增大,C项错误;D.当拉力F缓慢增大到10N时,根据力的平衡可知,弹簀的弹力为零,物块A受到的摩擦力为零,D项正确。故选AD。8、(多选)如图所示,某运动员拖动汽车轮胎进行体能训练,受训者通过绳子对静止在水平地面上的轮胎施加作用力,斜向上并与水平方向成37°角,大小由零逐渐增大。已知轮胎质量为,与地面间的动摩擦因数为0.4,且轮胎受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为。则( )A.轮胎与地面间的摩擦力逐渐减小B.轮胎与地面间的摩擦力先逐渐增大后逐渐减小C.轮胎与地面间的的摩擦力最大值为D.轮胎与地面间的的摩擦力最大值为【答案】 BC【解析】AB.当力F较小时,轮胎处于静止状态,此时轮胎与地面间的静摩擦力大小为Ff=Fcos37°摩擦力随F增大而增大;当力F较大时,轮胎做加速运动,此时轮胎与地面间的滑动摩擦力的大小为Ff'=μ(mg−Fsin37°)摩擦力随F增大而减小,因此,轮胎与地面间的摩擦力先逐渐增大后逐渐减小,A错误,B正确;CD.当轮胎刚要滑动时,轮胎与地面间的静摩擦力最大,此时,对轮胎,由平衡条件得Fcos37°=Ffm=μ(mg−Fsin37°)解得最大静摩擦力Ffm=80NC正确,D错误。故选BC。9、如图所示,水平传送带以速度顺时针运转,两传动轮之间的距离为L=15m,若在M轮的正上方,将一质量为的煤块轻放在传送带上,已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,在煤块由M处传送到N处的过程中,求:(1)所用的时间是多少?(2)物块在传送带上留下的痕迹有多长?(g取)【答案】 (1) 4s;(2) 9m【解析】解析:(1)煤块放在传送带上后的加速度a=μg=2m/s2设一段时间后煤块的速度增大到,此后煤块与传送带速度相同,可见滑动摩擦力的作用时间为在这3 s内煤块水平向右运动的位移为x1=9m匀速段用时从M到N 共用时为t=4s(2)传送带在t1 时间内位移为x带=vt1=6×3m=18m煤块在带上留下的痕迹长为△x=18m−9m=9m10、如图所示,与水平面成θ=37°角的推力F=10N作用在质量为m=2kg的木箱上,已知木箱与地面间的动摩擦因数为µ=0.5,(g=10m/s2)那么(1)地面对物体的支持力N为多大?(2)地面对物体的摩擦力大小为多大?(3)当推力F=30N,地面对物体的摩擦力大小为多大?【答案】 (1)26N (2)8N (3)19N【解析】(1)(2)对木箱进行受力分析,并将F进行力的分解,如图所示:根据平衡条件,则竖直方向有:26NF在水平方向的分力有:=10×0.8N=8N而滑动摩擦力f =μN=26×0.5N=13N>8N故此物体处于静止,受静摩擦力=8N(3)当推力F=30N,竖直方向,根据平衡条件有:38NF水平方向的分力为:30×0.8N=24N而滑动摩擦力38×0.5N=19N<24N故受滑动摩擦力=19N11、(多选)如图所示,物块A、B静止叠放在水平地面上,B受到大小从零开始逐渐增大的水平拉力F作用,A、B间的摩擦力f1、B与地面间的摩擦力f2随水平拉力F变化的情况如图乙所示。已知物块A的质量m=3kg,取g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )A.当0<F<4N时,A、B保持静止B.当4N<F<12N时,A、B发生相对运动C.A、B两物块间的动摩擦因数为0.2D.物块B与地面间的动摩擦因数为0.2【答案】 AC【解析】A.当0<F<4N时,AB间没有摩擦力作用,因此AB处于静止状态,A正确;B.当4N<F<12N时,由图可知,B与地面间摩擦力是滑动摩擦力,而A、B间是静摩擦力,因此B在地面上滑动,而AB保持相对静止,B错误;CD.当拉力达到12N,A、B恰好将发生相对滑动,此时两者加速度相等,对物体A,根据牛顿第二定律将A、B作为一个整体,根据牛顿第二定律代入数据,两式联立得由于发生滑动时可知 ,C正确,D错误。故选AC。12、如图所示,长的水平传送带以速度顺时针匀速运动。小物块、(均视为质点)的质量分别为、,用不可伸长的轻质细绳通过固定光滑小环相连。小物块放在传送带的左端,恰好处于静止状态,、间的细绳水平。现在上固定一质量为的小物块(图中未画出),其整体将沿传送带运动,已知、间距大于,取重力加速度大小。(1)求小物块与传送带间的动摩擦因数;(2)求小物块从传送带左端运动到右端的时间;(3)当小物块在距离传送带左端时,烧断细绳,求小物块到达传送带右端时的速度大小。【答案】 (1) ;(2);(3)【解析】(1)设小物块静止时细绳的拉力为,由平衡条件有:对物块P有对物块Q有联立解得(2)设小物块在传送带上运动时加速度大小为,对整体分析有解得假设一直加速运动至传送带右端末速度为,由运动学公式得解得故假设成立解得(3)假设烧断细绳后小物块一直做匀加速直线运动,加速度大小为:断绳前有断绳后有解得小物块到达传送带右端时的速度和传送带的速度恰好相等,假设成立
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