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3.2 摩擦力 讲义--高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
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第二节 摩擦力
一、 知识点总结
考点一、静摩擦力
1、定义
两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对滑动趋势时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动趋势的力。这种力叫静摩擦力。
(1)“相对静止”有两种情况:一是两个物体都静止;二是两个物体都做速度相同的运动。
(2)“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还处于相对静止状态。
(3)“阻碍”说明了静摩擦力的作用效果,阻碍物体间的相对运动趋势。静摩擦力既可以与物体的运动方向相反,也可以与物体的运动方向相同。
(4)静摩擦力可以是阻力也可以是动力,如人跑步时地面给人的静摩擦力是动力。
2、产生的条件
(1)相互接触且接触面是粗糙的;(2)两物体间有相对运动的趋势;(3)两物体间有弹力。
只有以上三个条件同时满足,才能产生静摩擦力。
3、静摩擦力的方向
静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
4、静摩擦力的大小
静摩擦力的大小总等于沿接触面方向物体受到的外力大小,而与正压力无关。
(1)平衡条件法求解静摩擦力。
如图所示,水平面上放一静止的物体,当人用水平力推物体时,此物体静止不动,据二力平衡条件,说明静摩擦力的大小等于推力的大小。有如下推理:
对木箱:
推力为F 由二力平衡原理知静摩擦力等于F
推力为2F由二力平衡原理知 静摩擦力等于2F
物体恰好运动
推力为Fmax 由二力平衡原理知 静摩擦力等于Fmax (称为最大静摩擦力)
故静摩擦力的取值范围为:0≤f≤Fmax
物体处于平衡状态,静摩擦力的大小由外部因素决定,在图中,只要人未推动物体,则静摩擦力的大小总是与人的推力相等。
(2)特定状态下的静摩擦力----最大静摩擦力fmax
fmax是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力,它只有在这一特定状态下才表现出来。它的数值跟压力N成正比,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即
①静摩擦力的大小与正压力无关,但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。
②静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力,如人跑步时地面给人的静摩擦力就是动力,传送带上的物体随传送带一起运动,静摩擦力也是动力。
③最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些,但有时认为二者是相等的。
考点二、滑动摩擦力
1、定义
两个相互接触挤压且发生相对运动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力,这个力叫作滑动摩擦力。
2、滑动摩擦力的产生条件
(1)两物体间有弹力;
(2)接触面不光滑;
(3)两物体发生了相对运动(滑动)。
只有以上三个条件同时满足,才能确定滑动摩擦力的存在。
3、滑动摩擦力的方向
(1)滑动摩擦力的方向总是跟它们的接触面相切,并且跟它们相对运动的方向相反。
①物体间发生相对运动时,它们之间的摩擦力不一定是滑动摩擦力,如人爬树时受到的摩擦力就是静摩擦力。
②判断方向时“与物体相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”,滑动摩擦力的方向与运动方向可能相同,可能相反,也可能成其他任意角度。
(2)滑动摩擦力方向的判断
判断滑动摩擦力方向的步骤:
①选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体);
②选跟研究对象接触的物体为参考系;
③找出研究对象相对参考系的运动方向;
④滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。
4、 滑动摩擦力
(1)公式:,其中表示接触面上压力的大小,μ为动摩擦因数。
(2)与最大静摩擦力大小的关系:滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力。
(3)对公式的理解与应用
①μ是比例常数,叫作动摩擦因数。
物理意义:反映接触面本身特性的物理量,它与接触面的材料、粗糙程度有关,与接触面积大小无关,与物体的运动状态无关,与物体的受力情况无关,没有单位。
②公式中的是两个物体接触面间的压力,俗称“正压力”。
③根据,滑动摩擦力大小由μ和决定与物体的运动状态、受力情况、接触面积的大小无关。
考点三、测定动摩擦因数的方法
方案一:利用砝码和弹簧测力计借助动态平衡法测量滑动摩擦力和动摩擦因数。
如图甲所示,向砝码盘C内放入砝码,轻推铁块P,使其恰能在水平木板B上向左匀速滑动,
铁块P处于平衡状态,用弹簧测力计测出P和C(包括砝码)受到的重力GP和GC,则P所受的滑动摩擦力Ff=GC,可求出P、B间的动摩擦因数
2、 方案二:用弹簧测力计借助动态平衡法测定动摩擦因数。如图乙所示,使金属板静止在水平桌面P上,用手通过弹簧测力计向右拉铁块P,使铁块P向右匀速运动,读出此时弹簧测力计的读数F,F等于铁块P所受的滑动摩擦力,再用弹簧测力计测出铁块P的重力,由平衡条件可知,,且所以。(此方案理论上可行,但在实际操作中很难保证P匀速前进)
3、方案三:利用弹簧测力计测木块A和木块B之间的动摩擦因数μ。
实验装置如图丙所示,在水平力F作用下,只要使木块A相对木块B滑动(做匀速直线运动或变速直线运动都行),就可由弹簧测力计的读数得到A、B间的滑动摩擦力 ,再用弹簧测力计测出木块B受到的重力GB,即可由求出动摩擦因数(此方案不要求A做匀速直线运动,只要A相对B沿直线滑动就行,故切实可行)
二、 题型训练
1、关于摩擦力,正确的说法是()
A.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
B.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
C.静摩擦力一定是阻力
D.静摩擦力的大小与物体间的压力成正比
2、阿旺同学学完摩擦力后有了以下看法,你认为其中错误的是()
A.摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同
B.静摩擦力可以是动力,也可以是阻力,但滑动摩擦力一定是阻力
C.受摩擦力作用的物体,一定受到弹力作用
D.运动的物体也可能受静摩擦力的作用
3、如图所示,质量为2kg的物体沿水平地面向右滑动,已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,取,则物体受到的摩擦力大小为()
A.0 B.4N C.8N D.10N
4、在μ=0.3的水平桌面上向右运动的物体,质量为40kg,在运动过程中,还受到一个方向向左的大小为15N的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g=10N/kg)()
A.120N,向左B.120N,向右C.105N,向左D.105N,向右
5、下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是()
A.物体对桌面的压力是物体发生形变面产生的
B.地球对物体的重力作用在重心,重心就是物体的几何中心
C.由可知,动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与压力成反比
D.人推自行车在水平路面上前进,自行车前轮受到的摩擦力方向向后,后轮受到的摩擦力方向向前
6、如图所示,甲乙两人分别乘坐两种电动扶梯(均与扶梯保持相对静止),此时两电梯均匀速向上运转,则()
A.甲受到三个力的作用
B.甲受到的摩擦力水平向左
C.乙受到两个力的作用
D.乙受到的摩擦力沿斜面向上
7、(多选)如图所示,A物体受到摩擦力的是()
A.(a)图中,A沿粗糙的竖直墙面滑下
B.(b)图中,A沿粗糙的斜面向上运动
C.(c)图中,A随B一起向右匀速运动
D.(d)图中,A在斜面上静止不动
8、(多选)如图放在水平地面上,在两个水平恒力和的作用下保持静止。已知,则()
A.若去掉可能向左运动
B.若去掉一定静止
C.若去掉可能向右运动
D.若去掉一定静止
9、(多选)如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向受到向左的力F1=8N和向右的力F2=3N作用,而处于静止状态,如图。则正确的是()
A.若撤去F 1,物体所受合力不为零
B.若撤去F 1,物体所受摩擦力为3N
C.若撤去F 2,物体所受摩擦力一定为8N
D.若保持F 1、F 2大小不变,而方向相反,则物体仍保持静止
10、某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器,力传感器与一质量为的物块用轻绳连接,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板,传感器记录的图像如图乙所示,重力加速度大小,下列说法正确的是( )
A.当长木板相对物块滑动后,一定向左做匀加速直线运动
B.向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同
C.物块受到的滑动摩擦力大小约为
D.物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2
11.钢球A静止于水平面C与固定于C的挡板B间,试分析球A与水平面C和挡板B间的摩擦力情况()
A.球A与挡板B间无摩擦力,与水平面C间有摩擦力
B.球A与挡板B间有摩擦力,与水平面C间有摩擦力
C.球A与挡板B间有摩擦力,与水平面C间无摩擦力
D.球A与挡板B间无摩擦力,与水平面C间无摩擦力
12、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=3.75 kg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,至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。有关这个实验的几个说法,其中正确的是(g取10 m/s 2)()
A.0~6 s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大
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.8
D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11
13、(多选)如图所示,人用手握住一个油瓶,并确保能使瓶子静止在竖直方向上,以下说法中正确的是()
A.手握得越紧,油瓶受的摩擦力就会越大
B.手握得越紧,油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大
C.手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大
D.往油瓶里添油,油瓶受的摩擦力会增大
14、滑块和叠放在传送带上,被细线连于墙上.如果传送带逆时针旋转,滑块和都相对地面静止,则下列说法正确的是()
A.受到的静摩擦力水平向左
B.受到的静摩擦力水平向左
C.传送带的转速变成原来的两倍,受到的摩擦力也变成原来的两倍
D.无论传送带的转速是多少,都不受摩擦力
15、(多选)木块甲、乙分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25。夹在甲、乙之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平拉力作用在木块乙上,如图所示。力F作用后木块所受摩擦力情况是()
A.木块甲所受摩擦力大小是8 N B.木块甲所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块乙所受摩擦力大小是9 N D.木块乙所受摩擦力大小是7 N
16、大连市首届“工匠杯”职工技能竞赛决赛开赛,现场20名砌筑工展现出较高的技术水准.如图所示,竞赛工地上的建筑工人用砖夹搬运5块相同的砖(图中阴影部分相当于砖夹),当砖处于平衡状态时,下列说法正确的是
A.砖夹对砖块的水平压力越大,1、5两块砖受到的摩擦力越大
B.3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半
C.4对3的摩擦力方向竖直向下
D.1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力完全相同
17、在研究摩擦力特点的实验中,将质量为0.52 kg木块放在水平长木板上,如图甲所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图象,如图乙所示.(g=10 m/s2)可测得木块与长木板间的动摩擦因数μ= 。
18、重250N的物体放在水平地面上,如图所示,已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为150N,动摩擦因数是0.5,物体的一端连一根劲度系数为4×103N/m的轻质弹簧.则:将弹簧拉长2cm时,物体受到地面的摩擦力为 N,将弹簧拉长4cm时,物体受地面的摩擦力为 N
19、在一次课外探究活动中,某同学用如图所示的装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与长金属板B间的动摩擦因数。已知铁块A的质量m=1kg,金属板B的质量m′=0.5kg,用水平力F向左拉金属板B,使其向左运动,放大的弹簧测力计示数如图所示。则A、B间的摩擦力
Ff= N,A、B间的动摩擦因数μ= 。(取g=10m/s2)
20、一个重力为200N的木箱放在水平地板上,至少要用45N的水平推力才能使它从原地开始运动。木箱运动后,只需要40N的水平推力就可以维持它继续做匀速直线运动。则木箱与地板之间的最大静摩擦力为______N;木箱与地板之间的动摩擦因数为________;如果用50N的水平推力推原来静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为________N。
21、如图所示,有两条黑、白毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用线与墙壁连接,黑毛巾的中部用线拉住.设线均水平,若每条毛巾的质量均为m,毛巾之间及毛巾与地面之间的摩擦因数为μ.欲将黑、白毛巾分离开来,则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为 .
22、质量为m=3kg的空木箱,放置在水平地面上,用一轻绳沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8N时,木箱静止;当拉力F2=9N时,木箱恰能被拉动;当拉力F3=7.5N时,木箱恰好做匀速直线运动(重力加速度g=10m/s2)求:
(1)木箱在8N的拉力作用下受到的摩擦力的大小及木箱与地面间的最大静摩擦力的大小;
(2)木箱与地面间的动摩擦因数;
23、如图所示,轻质弹簧的劲度系数为20 N/cm,用其拉着一个重200 N的物体在水平面上运动.当弹簧的伸长量为4 cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动.
(1)求物体与水平面间的动摩擦因数;
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受到的摩擦力有多大?
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力有多大?
24、如图所示,质量相同的物体A、B叠放在一起静止在水平面上,物体A可以看成质点,A和B间的动摩擦因数为,设物体与物体,物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力
(1)现给物体A一个水平向右的速度,使物体A刚好滑动到物体B的最右端,在此过程中,物体B恰好不动,试求物体B与水平面间的动摩擦力因数μ
(2)若改变水平面的材料,使物体B与新水平面间的动摩擦因数变为,仍使物体A以速度从物体B的最左端开始滑动,试求A物体运动的时间
25、某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块之间的细线保持水平,在木块上放置砝码。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,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f 4的值从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
滑动摩擦力f/N
2.15
2.36
2.55
f 4
2.93
回答下列问题
(1)f4=_______N;
(2)f与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式f=___________,f-m图线(直线)的斜率的表达式k=_________;
(3)取g=9.80m/s 2,由绘出的f—m图线求得μ=__________。(保留2位有效数字)
26、如图甲所示,力传感器A与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放在较长的小车上,滑块的质量m=1.5 kg,小车的质量为M=1.65 kg。一根轻质细绳跨过光滑的轻质滑轮,其一端连接小车,另一端系一只空沙桶,调节滑轮使桌面上部细绳水平,整个装置处于静止状态。现打开传感器,同时缓慢向沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒沙子。若力传感器采集的F-t图象如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则:
(1)滑块与小车间的动摩擦因数μ= ;若忽略小车与水平桌面间的摩擦,小车稳定运动的加速度大小a= m/s2。
(2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平,左端略低一些,由此而引起的摩擦因数μ的测量结果 (填“偏大”或“偏小”)。
27、某同学在做“测定木板与木块间动摩擦因数”的实验时,设计了两种实验方案:
方案A:木板固定,用弹簧测力计拉动木块,如图甲所示.
方案B:用弹簧测力计钩住木块,用力拉动木板,如图乙所示.
除了实验必须的弹簧测力计、木块、木板、细线外,该同学还准备了若干重量均为2.00 N的砝码.
(1)上述两种方案中,你认为更合理的方案是________.
理由是____________________________________________.
(2)该同学在木块上加放砝码,改变木块对木板的压力,记录了5组实验数据,如下表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
砝码/个数
0
1
2
3
4
砝码对木块压力/N
0
2.00
4.00
6.00
8.00
测力计读数/N
1.50
2.00
2.50
2.90
3.50
请根据上述数据在坐标纸上作出摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图象(以F为横坐标).并分析图象不过原点的原因是_________________.
(3) 木块与木板间的滑动摩擦因数为__________.
答案
1、【答案】B
【解析】
【详解】
A.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反,但是不一定与物体运动方向相反,选项A错误;
B.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,选项B正确;
C.静摩擦力可能是阻力,也可能是动力,选项C错误;
D.静摩擦力的大小与外力有关,一般情况下与物体间的压力无关,选项D错误。
故选B。
2、【答案】B
【解析】
【详解】
A.摩擦力的方向是跟“相对运动方向”或者“相对运动趋势”相反,而不一定跟运动方向相反,有可能跟运动方向相同,A正确,不符合题意;
B.摩擦力一定阻碍物体间相对运动或相对运动趋势,即有时是阻力、有时是动力,B错误,符合题意;
C.摩擦力产生条件接触、挤压,接触面粗糙、存在相对运动或者相对运动趋势,其中接触和挤压是产生弹力的条件,所以受摩擦力作用的物体,一定受到弹力作用,C正确,不符合题意;
D.在倾斜的传送带上随着传送带一起向上运动,此时物体受到的是静摩擦力,D正确,不符合题意。
故选B。
3、【答案】B
【解析】
【详解】
依题意,可得物体受到的滑动摩擦力大小为
故选B。
4、【答案】A
【解析】
物体受到的滑动摩擦力为,方向与相对运动方向相反,即水平向左。
故选A。
5、【答案】A
【解析】
A.物体对桌面的压力是物体发生形变面产生的,故A正确;
B.物体各部分均受重力,重力只是各部分所受重力的等效作用点,它不一定在物体的几何中心上;故B错误;
C.动摩擦因数与物质材料及接触面粗糙程度有关,与滑动摩擦力及压力均无关;故C错误;
D.人推自行车在水平路面上前进时,前后轮均相对地面向前运动,故前轮受的摩擦力向后,后轮受的摩擦力向后,故D错误。
故选A。
6、【答案】D
【解析】
【详解】
AB.甲在匀速运动过程中相对扶梯没有相对运动的趋势,所以不受摩擦力作用,仅受到重力和支持力两个力作用,故AB错误;
CD.乙有沿斜面向下运动的趋势,将受到沿斜面向上的摩擦力,除此之外乙还受到重力和扶梯的支持力,共三个力作用,故C错误,D正确。
故选D。
7、【答案】BD
【解析】
【详解】
A.物体与墙壁之间无挤压,所以A物体不受摩擦力,故A不符合题意;
B.A物体受到沿斜面向下的滑动摩擦力,故B符合题意;
C.AB一起向右匀速运动时,对A进行水平方向的受力分析,可知A物体不受摩擦力,故C不符合题意;
D.A物体受到沿斜面向上的静摩擦力,故D符合题意。
故选BD。
8、【答案】BC
【解析】
AB.和的合力为7N,而物体仍保持静止,说明最大静摩擦力
若去掉,物体受到恒力
物体仍保持静止,选项A错误,B正确;
CD.若去掉,受到恒力,与最大静摩擦力的大小关系无法判断,所以物体可能静止,也可能向右运动,选项C正确,D错误。
故选BC。
9、【答案】BD
【解析】
依题意,可知木块所受最大静摩擦力满足,即
AB.若撤去F1,物体受和地面的摩擦力作用,有
所以物体所受合力为零,所受摩擦力为3 N。故A错误;B正确;
C.若撤去F2,不能确定最大静摩擦和的大小关系,所以物体所受摩擦力不一定为8N。故C错误;
D.若保持F1、F2大小不变,而方向相反,可知物体所受F 1、F 2的合力为5N,小于或等于最大静摩擦力,所以物体仍保持静止。故D正确。
故选BD。
10、【答案】D
【详解】
A.当长木板相对物块滑动后,当拉力等于木板与物块间的滑动摩擦力时木板向左做匀速直线运动,当拉力大于木板与物块间的滑动摩擦力时木板向左做匀加速直线运动,A错误;
B.由于物块处于静止,由平衡条件可知,图像反应的是物块与木板间摩擦力的变化规律,而向左拉长木板的力由外界决定,两者无必然关系,B错误;
C.如图所示,当拉力几乎不变时与物块受到的滑动摩擦力大小相等,约为,C错误;
D.由滑动摩擦力定义可得,物块与长木板间的动摩擦因数为
D正确。
故选D。
11、【答案】D
【解析】
【详解】
因为挡板B固定于水平面C上,故B与A只接触没有挤压,故AB之间没有弹力,则球A与挡板B间没有摩擦力,且A水平面C间没有运动趋势,所以球与水平面C间也没有摩擦力。
故选D。
12、【答案】B
【详解】
A.在0~2 s内,木块不受外力,此时没有摩擦力,A错误;
B.由题图可知,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大。刚开始木块处于静止状态,木块受拉力和水平桌面对木块的静摩擦力相平衡,当拉力达到4 N时,木块开始发生相对滑动,木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力。由题图可知木块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm=4 N而滑动摩擦力Ff=3 N,B正确;
CD.根据滑动摩擦力公式得=0.08,C、D错误。
故选B。
13、【答案】CD
【详解】
A、瓶子保持静止,受力平衡,对瓶子受力分析,竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,因而静摩擦力等于重力,手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大,但是静摩擦力不变,故A,B错误,C正确;
D、往油瓶里添油,重力变大,所以油瓶受的摩擦力会变大,故D正确;
故选CD.
14、【答案】D
【详解】
水平方向物体B受力平衡,则物体B不受摩擦力,故A错误;对AB整体:受到向右的绳的拉力作用,则A受到传送带的向左的滑动摩擦力,故B错误;摩擦力与相对速度无关,只与动摩擦因数(粗糙程度)和正压力有关,故C错误;由A可知无论传送带的转速是多少,都不受摩擦力,故D正确。
故选D。
15、【答案】AC
由于弹簧被压缩了,故弹簧的弹力
对乙,其最大静摩擦力f乙=60N×0.25=15N,它受向右的8N的弹力,还有向右的1N的拉力,故两力的合力大小为9N,方向水平向右,小于其最大静摩擦力,乙也处于静止状态,受力平衡,故它受到的摩擦力等于弹簧对它的弹力和拉力的合力9N,方向水平向左;
对于甲来说弹簧对它的力是向左的,大小为8N,而甲静止,甲最大的静摩擦力为:
f甲=50N×0.25=12.5N > F
则甲静止,则甲受到的摩擦力与F等大方向f甲=F=8N
故甲受到的摩擦力为8N,方向水平向右;
故选AC。
16、【答案】B
【详解】
ABC.先对5块砖整体受力分析,受重力5G和两侧砖夹对砖向上的静摩擦力2f,根据平衡条件,有:2f=5G,解得:,即砖夹对砖1、5的静摩擦力为,对砖5分析,受重力G,砖夹对其向上的静摩擦力,所以砖4对砖5有向下的摩擦力;.再对砖4分析,受重力G,砖5对砖4有向上的摩擦力,所以砖3对砖4有向下的摩擦力;砖4对砖3有向上的摩擦力,故AC错误,B正确;
D.1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力大小相等,方向相反,故D错误.
17、【答案】
答案:0.6解析:由图乙可知,滑动摩擦力等于3.12N,由摩擦定律,木块与长木板间的动摩擦因数μ=3.12÷5.2=0.6.
18、【答案】80N,125N
解析:(1)根据胡克定律F=kx,当x=2cm时,F=4×103N/m×0.02m=80N;
由于拉力F小于最大静摩擦力,故此时物体受到地面的摩擦力f=80N.
(2)当x=4cm时,F=4×103N/m×0.04m=160N),此力大于最大静摩擦力,所以物体已经拉动,这时摩擦力为滑动摩擦力,f=N=0.5×250=125N).
19、【答案】
【解析】A、B间的摩擦力等于弹簧测力计的读数,由题图知该弹簧测力计的最小分度为0.1N,估读到其最小分度的十分之一,应读为2.50 N。再由Ff=μFN=μmg可得μ==0.25。
答案:2.50 0.25
20、【答案】45 0.2 40
【解析】
【详解】
[1]由题意可知,木箱与地板之间的最大静摩擦力为45N;
[2]木箱与地板之间的动摩擦力为f=40N,动摩擦因数为
[3]如果用50N的水平推力推原来静止的木箱,则木箱会滑动,所受的摩擦力大小为40N。
21、【答案】
解:根据受力平衡,则有黑毛巾匀速拉出时,黑毛巾有四个面受到摩擦力,平衡时
F=f1+f2+f3+f4=μ•mg+μmg+μmg+μ2mg=5μmg,
故答案为:5μmg.
22、【答案】
解:(1)木箱在8.0N的拉力作用下木箱处于静止,根据平衡条件可知f=F1=8N;
当拉力F2=9N时,木箱恰能被拉动,即说明木箱与地面间的最大静摩擦力的大小是9N.
(2)当拉力F3=7.5N时,木箱做匀速运动,说明滑动摩擦力与拉力相等,即:f′=F3=7.5N
木箱与地面间的动摩擦因数:
(3)弹簧的原长是12cm,当拉力F3=7.5N时,弹簧的长度L=17cm,由胡克定律宽度:F3=k(L﹣L0)
N/m
23、【答案】
(1)0.4;(2)120N,80N;(3)80N
解:(1)物体做匀速直线运动,由二力平衡条件可得滑动摩擦力F1=F=kx=20×4N=80 N,故物体与水平面间的动摩擦因数
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力F'=kx'=20×6N=120N.
这时物体受到的摩擦力F2仍为滑动摩擦力,大小不变,即F2=F1=80 N.
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力F3仍为滑动摩擦力,大小不变,即F3=F1=80 N.
24、【答案】
(1)根据题意,应有:,解得:
(2)当物体B与水平面间的动摩擦因数减小后,物体A以初速度开始滑动,则物体B也将开始滑动,物体A作减速,B作加速,当两者速度相等时相对静止一同向前减速,最终两者同时静止.
设物体A和B相对滑动的时间为,共同减速的时间为.
根据牛顿第二定律,物体A和B相对滑动时:物体A的加速度为:
则时刻A的速度满足:,
物体B的加速度为:
则时刻的速度满足:得:
A、B的共同速度
A与B达到共同速度后,将一同减速运动,加速度大小为
末速度减为零,则
所以
25、【答案】
2.75;;0.4
【解析】
【详解】
(1)[1]从图b读出f 4=2.75N。
(2)[2]木块受到的摩擦力可表达为
[3]由上式可知,图像的斜率k=。
(3)[4]根据数据描点连线有
从图表中可以观察当m每增加0.05kg,摩擦力f增加0.2N,k=4带入k=得
26、【答案】
【命题意图】本题考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律等知识点。对静摩擦力要知道静摩擦力随外加沿切线方向外力的增加而增大,理解掌握最大静摩擦力;对滑动摩擦力,要理解意义,知道滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,掌握其计算公式。对牛顿运动定律要熟练掌握,能够灵活运用。
【解题思路】(1)根据图乙所示的图象可知,木块m所受的滑动摩擦力为Ff=3.0N,木块m与小车之间的正压力FN=mg=1.5×10N=15N。由Ff=μFN,解得μ=0.2。根据图乙所示的图象可知,最大静摩擦力为3.5N,立即停止倒沙子,说明小车所受拉力等于砂桶和砂的重力为mg=3.5N,砂桶和砂的质量m=0.35kg。若忽略小车与水平桌面间的摩擦,对小车和砂桶、砂整体,由牛顿第二定律,mg-Ff=(m+M)a,解得小车稳定运动的加速度大小a=0.25m/s2。
【参考答案】(1)0.2;0.25;(2)偏大
27、【答案】
解析:(1)更合理的方案是B,因为B中测力计不动,更容易读数,操作方便;
(2)其图象经过描点、连线即可,我们发现图象不过原点,说明砝码为0时,摩擦力已经有了一定的大小,故原因是没有考虑木块的重力;
(3)因为f=μN,我们可以推出Δf=μΔN,故动摩擦因数为μ===0.25.
答案:(1)方案B;图乙中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,更容易控制拉动的速度,使示数更稳定,测量更准确.
(2)关系图象如图8-6所示;压力F中漏掉了木块的重力
(3)0.25
一、 知识点总结
考点一、静摩擦力
1、定义
两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对滑动趋势时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动趋势的力。这种力叫静摩擦力。
(1)“相对静止”有两种情况:一是两个物体都静止;二是两个物体都做速度相同的运动。
(2)“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还处于相对静止状态。
(3)“阻碍”说明了静摩擦力的作用效果,阻碍物体间的相对运动趋势。静摩擦力既可以与物体的运动方向相反,也可以与物体的运动方向相同。
(4)静摩擦力可以是阻力也可以是动力,如人跑步时地面给人的静摩擦力是动力。
2、产生的条件
(1)相互接触且接触面是粗糙的;(2)两物体间有相对运动的趋势;(3)两物体间有弹力。
只有以上三个条件同时满足,才能产生静摩擦力。
3、静摩擦力的方向
静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
4、静摩擦力的大小
静摩擦力的大小总等于沿接触面方向物体受到的外力大小,而与正压力无关。
(1)平衡条件法求解静摩擦力。
如图所示,水平面上放一静止的物体,当人用水平力推物体时,此物体静止不动,据二力平衡条件,说明静摩擦力的大小等于推力的大小。有如下推理:
对木箱:
推力为F 由二力平衡原理知静摩擦力等于F
推力为2F由二力平衡原理知 静摩擦力等于2F
物体恰好运动
推力为Fmax 由二力平衡原理知 静摩擦力等于Fmax (称为最大静摩擦力)
故静摩擦力的取值范围为:0≤f≤Fmax
物体处于平衡状态,静摩擦力的大小由外部因素决定,在图中,只要人未推动物体,则静摩擦力的大小总是与人的推力相等。
(2)特定状态下的静摩擦力----最大静摩擦力fmax
fmax是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力,它只有在这一特定状态下才表现出来。它的数值跟压力N成正比,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即
①静摩擦力的大小与正压力无关,但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。
②静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力,如人跑步时地面给人的静摩擦力就是动力,传送带上的物体随传送带一起运动,静摩擦力也是动力。
③最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些,但有时认为二者是相等的。
考点二、滑动摩擦力
1、定义
两个相互接触挤压且发生相对运动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力,这个力叫作滑动摩擦力。
2、滑动摩擦力的产生条件
(1)两物体间有弹力;
(2)接触面不光滑;
(3)两物体发生了相对运动(滑动)。
只有以上三个条件同时满足,才能确定滑动摩擦力的存在。
3、滑动摩擦力的方向
(1)滑动摩擦力的方向总是跟它们的接触面相切,并且跟它们相对运动的方向相反。
①物体间发生相对运动时,它们之间的摩擦力不一定是滑动摩擦力,如人爬树时受到的摩擦力就是静摩擦力。
②判断方向时“与物体相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”,滑动摩擦力的方向与运动方向可能相同,可能相反,也可能成其他任意角度。
(2)滑动摩擦力方向的判断
判断滑动摩擦力方向的步骤:
①选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体);
②选跟研究对象接触的物体为参考系;
③找出研究对象相对参考系的运动方向;
④滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。
4、 滑动摩擦力
(1)公式:,其中表示接触面上压力的大小,μ为动摩擦因数。
(2)与最大静摩擦力大小的关系:滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力。
(3)对公式的理解与应用
①μ是比例常数,叫作动摩擦因数。
物理意义:反映接触面本身特性的物理量,它与接触面的材料、粗糙程度有关,与接触面积大小无关,与物体的运动状态无关,与物体的受力情况无关,没有单位。
②公式中的是两个物体接触面间的压力,俗称“正压力”。
③根据,滑动摩擦力大小由μ和决定与物体的运动状态、受力情况、接触面积的大小无关。
考点三、测定动摩擦因数的方法
方案一:利用砝码和弹簧测力计借助动态平衡法测量滑动摩擦力和动摩擦因数。
如图甲所示,向砝码盘C内放入砝码,轻推铁块P,使其恰能在水平木板B上向左匀速滑动,
铁块P处于平衡状态,用弹簧测力计测出P和C(包括砝码)受到的重力GP和GC,则P所受的滑动摩擦力Ff=GC,可求出P、B间的动摩擦因数
2、 方案二:用弹簧测力计借助动态平衡法测定动摩擦因数。如图乙所示,使金属板静止在水平桌面P上,用手通过弹簧测力计向右拉铁块P,使铁块P向右匀速运动,读出此时弹簧测力计的读数F,F等于铁块P所受的滑动摩擦力,再用弹簧测力计测出铁块P的重力,由平衡条件可知,,且所以。(此方案理论上可行,但在实际操作中很难保证P匀速前进)
3、方案三:利用弹簧测力计测木块A和木块B之间的动摩擦因数μ。
实验装置如图丙所示,在水平力F作用下,只要使木块A相对木块B滑动(做匀速直线运动或变速直线运动都行),就可由弹簧测力计的读数得到A、B间的滑动摩擦力 ,再用弹簧测力计测出木块B受到的重力GB,即可由求出动摩擦因数(此方案不要求A做匀速直线运动,只要A相对B沿直线滑动就行,故切实可行)
二、 题型训练
1、关于摩擦力,正确的说法是()
A.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
B.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
C.静摩擦力一定是阻力
D.静摩擦力的大小与物体间的压力成正比
2、阿旺同学学完摩擦力后有了以下看法,你认为其中错误的是()
A.摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同
B.静摩擦力可以是动力,也可以是阻力,但滑动摩擦力一定是阻力
C.受摩擦力作用的物体,一定受到弹力作用
D.运动的物体也可能受静摩擦力的作用
3、如图所示,质量为2kg的物体沿水平地面向右滑动,已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,取,则物体受到的摩擦力大小为()
A.0 B.4N C.8N D.10N
4、在μ=0.3的水平桌面上向右运动的物体,质量为40kg,在运动过程中,还受到一个方向向左的大小为15N的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g=10N/kg)()
A.120N,向左B.120N,向右C.105N,向左D.105N,向右
5、下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是()
A.物体对桌面的压力是物体发生形变面产生的
B.地球对物体的重力作用在重心,重心就是物体的几何中心
C.由可知,动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与压力成反比
D.人推自行车在水平路面上前进,自行车前轮受到的摩擦力方向向后,后轮受到的摩擦力方向向前
6、如图所示,甲乙两人分别乘坐两种电动扶梯(均与扶梯保持相对静止),此时两电梯均匀速向上运转,则()
A.甲受到三个力的作用
B.甲受到的摩擦力水平向左
C.乙受到两个力的作用
D.乙受到的摩擦力沿斜面向上
7、(多选)如图所示,A物体受到摩擦力的是()
A.(a)图中,A沿粗糙的竖直墙面滑下
B.(b)图中,A沿粗糙的斜面向上运动
C.(c)图中,A随B一起向右匀速运动
D.(d)图中,A在斜面上静止不动
8、(多选)如图放在水平地面上,在两个水平恒力和的作用下保持静止。已知,则()
A.若去掉可能向左运动
B.若去掉一定静止
C.若去掉可能向右运动
D.若去掉一定静止
9、(多选)如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向受到向左的力F1=8N和向右的力F2=3N作用,而处于静止状态,如图。则正确的是()
A.若撤去F 1,物体所受合力不为零
B.若撤去F 1,物体所受摩擦力为3N
C.若撤去F 2,物体所受摩擦力一定为8N
D.若保持F 1、F 2大小不变,而方向相反,则物体仍保持静止
10、某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器,力传感器与一质量为的物块用轻绳连接,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板,传感器记录的图像如图乙所示,重力加速度大小,下列说法正确的是( )
A.当长木板相对物块滑动后,一定向左做匀加速直线运动
B.向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同
C.物块受到的滑动摩擦力大小约为
D.物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2
11.钢球A静止于水平面C与固定于C的挡板B间,试分析球A与水平面C和挡板B间的摩擦力情况()
A.球A与挡板B间无摩擦力,与水平面C间有摩擦力
B.球A与挡板B间有摩擦力,与水平面C间有摩擦力
C.球A与挡板B间有摩擦力,与水平面C间无摩擦力
D.球A与挡板B间无摩擦力,与水平面C间无摩擦力
12、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=3.75 kg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,至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。有关这个实验的几个说法,其中正确的是(g取10 m/s 2)()
A.0~6 s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大
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.8
D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11
13、(多选)如图所示,人用手握住一个油瓶,并确保能使瓶子静止在竖直方向上,以下说法中正确的是()
A.手握得越紧,油瓶受的摩擦力就会越大
B.手握得越紧,油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大
C.手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大
D.往油瓶里添油,油瓶受的摩擦力会增大
14、滑块和叠放在传送带上,被细线连于墙上.如果传送带逆时针旋转,滑块和都相对地面静止,则下列说法正确的是()
A.受到的静摩擦力水平向左
B.受到的静摩擦力水平向左
C.传送带的转速变成原来的两倍,受到的摩擦力也变成原来的两倍
D.无论传送带的转速是多少,都不受摩擦力
15、(多选)木块甲、乙分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25。夹在甲、乙之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平拉力作用在木块乙上,如图所示。力F作用后木块所受摩擦力情况是()
A.木块甲所受摩擦力大小是8 N B.木块甲所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块乙所受摩擦力大小是9 N D.木块乙所受摩擦力大小是7 N
16、大连市首届“工匠杯”职工技能竞赛决赛开赛,现场20名砌筑工展现出较高的技术水准.如图所示,竞赛工地上的建筑工人用砖夹搬运5块相同的砖(图中阴影部分相当于砖夹),当砖处于平衡状态时,下列说法正确的是
A.砖夹对砖块的水平压力越大,1、5两块砖受到的摩擦力越大
B.3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半
C.4对3的摩擦力方向竖直向下
D.1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力完全相同
17、在研究摩擦力特点的实验中,将质量为0.52 kg木块放在水平长木板上,如图甲所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图象,如图乙所示.(g=10 m/s2)可测得木块与长木板间的动摩擦因数μ= 。
18、重250N的物体放在水平地面上,如图所示,已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为150N,动摩擦因数是0.5,物体的一端连一根劲度系数为4×103N/m的轻质弹簧.则:将弹簧拉长2cm时,物体受到地面的摩擦力为 N,将弹簧拉长4cm时,物体受地面的摩擦力为 N
19、在一次课外探究活动中,某同学用如图所示的装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与长金属板B间的动摩擦因数。已知铁块A的质量m=1kg,金属板B的质量m′=0.5kg,用水平力F向左拉金属板B,使其向左运动,放大的弹簧测力计示数如图所示。则A、B间的摩擦力
Ff= N,A、B间的动摩擦因数μ= 。(取g=10m/s2)
20、一个重力为200N的木箱放在水平地板上,至少要用45N的水平推力才能使它从原地开始运动。木箱运动后,只需要40N的水平推力就可以维持它继续做匀速直线运动。则木箱与地板之间的最大静摩擦力为______N;木箱与地板之间的动摩擦因数为________;如果用50N的水平推力推原来静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为________N。
21、如图所示,有两条黑、白毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用线与墙壁连接,黑毛巾的中部用线拉住.设线均水平,若每条毛巾的质量均为m,毛巾之间及毛巾与地面之间的摩擦因数为μ.欲将黑、白毛巾分离开来,则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为 .
22、质量为m=3kg的空木箱,放置在水平地面上,用一轻绳沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8N时,木箱静止;当拉力F2=9N时,木箱恰能被拉动;当拉力F3=7.5N时,木箱恰好做匀速直线运动(重力加速度g=10m/s2)求:
(1)木箱在8N的拉力作用下受到的摩擦力的大小及木箱与地面间的最大静摩擦力的大小;
(2)木箱与地面间的动摩擦因数;
23、如图所示,轻质弹簧的劲度系数为20 N/cm,用其拉着一个重200 N的物体在水平面上运动.当弹簧的伸长量为4 cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动.
(1)求物体与水平面间的动摩擦因数;
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受到的摩擦力有多大?
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力有多大?
24、如图所示,质量相同的物体A、B叠放在一起静止在水平面上,物体A可以看成质点,A和B间的动摩擦因数为,设物体与物体,物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力
(1)现给物体A一个水平向右的速度,使物体A刚好滑动到物体B的最右端,在此过程中,物体B恰好不动,试求物体B与水平面间的动摩擦力因数μ
(2)若改变水平面的材料,使物体B与新水平面间的动摩擦因数变为,仍使物体A以速度从物体B的最左端开始滑动,试求A物体运动的时间
25、某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块之间的细线保持水平,在木块上放置砝码。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,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f 4的值从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
滑动摩擦力f/N
2.15
2.36
2.55
f 4
2.93
回答下列问题
(1)f4=_______N;
(2)f与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式f=___________,f-m图线(直线)的斜率的表达式k=_________;
(3)取g=9.80m/s 2,由绘出的f—m图线求得μ=__________。(保留2位有效数字)
26、如图甲所示,力传感器A与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放在较长的小车上,滑块的质量m=1.5 kg,小车的质量为M=1.65 kg。一根轻质细绳跨过光滑的轻质滑轮,其一端连接小车,另一端系一只空沙桶,调节滑轮使桌面上部细绳水平,整个装置处于静止状态。现打开传感器,同时缓慢向沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒沙子。若力传感器采集的F-t图象如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则:
(1)滑块与小车间的动摩擦因数μ= ;若忽略小车与水平桌面间的摩擦,小车稳定运动的加速度大小a= m/s2。
(2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平,左端略低一些,由此而引起的摩擦因数μ的测量结果 (填“偏大”或“偏小”)。
27、某同学在做“测定木板与木块间动摩擦因数”的实验时,设计了两种实验方案:
方案A:木板固定,用弹簧测力计拉动木块,如图甲所示.
方案B:用弹簧测力计钩住木块,用力拉动木板,如图乙所示.
除了实验必须的弹簧测力计、木块、木板、细线外,该同学还准备了若干重量均为2.00 N的砝码.
(1)上述两种方案中,你认为更合理的方案是________.
理由是____________________________________________.
(2)该同学在木块上加放砝码,改变木块对木板的压力,记录了5组实验数据,如下表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
砝码/个数
0
1
2
3
4
砝码对木块压力/N
0
2.00
4.00
6.00
8.00
测力计读数/N
1.50
2.00
2.50
2.90
3.50
请根据上述数据在坐标纸上作出摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图象(以F为横坐标).并分析图象不过原点的原因是_________________.
(3) 木块与木板间的滑动摩擦因数为__________.
答案
1、【答案】B
【解析】
【详解】
A.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反,但是不一定与物体运动方向相反,选项A错误;
B.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,选项B正确;
C.静摩擦力可能是阻力,也可能是动力,选项C错误;
D.静摩擦力的大小与外力有关,一般情况下与物体间的压力无关,选项D错误。
故选B。
2、【答案】B
【解析】
【详解】
A.摩擦力的方向是跟“相对运动方向”或者“相对运动趋势”相反,而不一定跟运动方向相反,有可能跟运动方向相同,A正确,不符合题意;
B.摩擦力一定阻碍物体间相对运动或相对运动趋势,即有时是阻力、有时是动力,B错误,符合题意;
C.摩擦力产生条件接触、挤压,接触面粗糙、存在相对运动或者相对运动趋势,其中接触和挤压是产生弹力的条件,所以受摩擦力作用的物体,一定受到弹力作用,C正确,不符合题意;
D.在倾斜的传送带上随着传送带一起向上运动,此时物体受到的是静摩擦力,D正确,不符合题意。
故选B。
3、【答案】B
【解析】
【详解】
依题意,可得物体受到的滑动摩擦力大小为
故选B。
4、【答案】A
【解析】
物体受到的滑动摩擦力为,方向与相对运动方向相反,即水平向左。
故选A。
5、【答案】A
【解析】
A.物体对桌面的压力是物体发生形变面产生的,故A正确;
B.物体各部分均受重力,重力只是各部分所受重力的等效作用点,它不一定在物体的几何中心上;故B错误;
C.动摩擦因数与物质材料及接触面粗糙程度有关,与滑动摩擦力及压力均无关;故C错误;
D.人推自行车在水平路面上前进时,前后轮均相对地面向前运动,故前轮受的摩擦力向后,后轮受的摩擦力向后,故D错误。
故选A。
6、【答案】D
【解析】
【详解】
AB.甲在匀速运动过程中相对扶梯没有相对运动的趋势,所以不受摩擦力作用,仅受到重力和支持力两个力作用,故AB错误;
CD.乙有沿斜面向下运动的趋势,将受到沿斜面向上的摩擦力,除此之外乙还受到重力和扶梯的支持力,共三个力作用,故C错误,D正确。
故选D。
7、【答案】BD
【解析】
【详解】
A.物体与墙壁之间无挤压,所以A物体不受摩擦力,故A不符合题意;
B.A物体受到沿斜面向下的滑动摩擦力,故B符合题意;
C.AB一起向右匀速运动时,对A进行水平方向的受力分析,可知A物体不受摩擦力,故C不符合题意;
D.A物体受到沿斜面向上的静摩擦力,故D符合题意。
故选BD。
8、【答案】BC
【解析】
AB.和的合力为7N,而物体仍保持静止,说明最大静摩擦力
若去掉,物体受到恒力
物体仍保持静止,选项A错误,B正确;
CD.若去掉,受到恒力,与最大静摩擦力的大小关系无法判断,所以物体可能静止,也可能向右运动,选项C正确,D错误。
故选BC。
9、【答案】BD
【解析】
依题意,可知木块所受最大静摩擦力满足,即
AB.若撤去F1,物体受和地面的摩擦力作用,有
所以物体所受合力为零,所受摩擦力为3 N。故A错误;B正确;
C.若撤去F2,不能确定最大静摩擦和的大小关系,所以物体所受摩擦力不一定为8N。故C错误;
D.若保持F1、F2大小不变,而方向相反,可知物体所受F 1、F 2的合力为5N,小于或等于最大静摩擦力,所以物体仍保持静止。故D正确。
故选BD。
10、【答案】D
【详解】
A.当长木板相对物块滑动后,当拉力等于木板与物块间的滑动摩擦力时木板向左做匀速直线运动,当拉力大于木板与物块间的滑动摩擦力时木板向左做匀加速直线运动,A错误;
B.由于物块处于静止,由平衡条件可知,图像反应的是物块与木板间摩擦力的变化规律,而向左拉长木板的力由外界决定,两者无必然关系,B错误;
C.如图所示,当拉力几乎不变时与物块受到的滑动摩擦力大小相等,约为,C错误;
D.由滑动摩擦力定义可得,物块与长木板间的动摩擦因数为
D正确。
故选D。
11、【答案】D
【解析】
【详解】
因为挡板B固定于水平面C上,故B与A只接触没有挤压,故AB之间没有弹力,则球A与挡板B间没有摩擦力,且A水平面C间没有运动趋势,所以球与水平面C间也没有摩擦力。
故选D。
12、【答案】B
【详解】
A.在0~2 s内,木块不受外力,此时没有摩擦力,A错误;
B.由题图可知,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大。刚开始木块处于静止状态,木块受拉力和水平桌面对木块的静摩擦力相平衡,当拉力达到4 N时,木块开始发生相对滑动,木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力。由题图可知木块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm=4 N而滑动摩擦力Ff=3 N,B正确;
CD.根据滑动摩擦力公式得=0.08,C、D错误。
故选B。
13、【答案】CD
【详解】
A、瓶子保持静止,受力平衡,对瓶子受力分析,竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,因而静摩擦力等于重力,手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大,但是静摩擦力不变,故A,B错误,C正确;
D、往油瓶里添油,重力变大,所以油瓶受的摩擦力会变大,故D正确;
故选CD.
14、【答案】D
【详解】
水平方向物体B受力平衡,则物体B不受摩擦力,故A错误;对AB整体:受到向右的绳的拉力作用,则A受到传送带的向左的滑动摩擦力,故B错误;摩擦力与相对速度无关,只与动摩擦因数(粗糙程度)和正压力有关,故C错误;由A可知无论传送带的转速是多少,都不受摩擦力,故D正确。
故选D。
15、【答案】AC
由于弹簧被压缩了,故弹簧的弹力
对乙,其最大静摩擦力f乙=60N×0.25=15N,它受向右的8N的弹力,还有向右的1N的拉力,故两力的合力大小为9N,方向水平向右,小于其最大静摩擦力,乙也处于静止状态,受力平衡,故它受到的摩擦力等于弹簧对它的弹力和拉力的合力9N,方向水平向左;
对于甲来说弹簧对它的力是向左的,大小为8N,而甲静止,甲最大的静摩擦力为:
f甲=50N×0.25=12.5N > F
则甲静止,则甲受到的摩擦力与F等大方向f甲=F=8N
故甲受到的摩擦力为8N,方向水平向右;
故选AC。
16、【答案】B
【详解】
ABC.先对5块砖整体受力分析,受重力5G和两侧砖夹对砖向上的静摩擦力2f,根据平衡条件,有:2f=5G,解得:,即砖夹对砖1、5的静摩擦力为,对砖5分析,受重力G,砖夹对其向上的静摩擦力,所以砖4对砖5有向下的摩擦力;.再对砖4分析,受重力G,砖5对砖4有向上的摩擦力,所以砖3对砖4有向下的摩擦力;砖4对砖3有向上的摩擦力,故AC错误,B正确;
D.1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力大小相等,方向相反,故D错误.
17、【答案】
答案:0.6解析:由图乙可知,滑动摩擦力等于3.12N,由摩擦定律,木块与长木板间的动摩擦因数μ=3.12÷5.2=0.6.
18、【答案】80N,125N
解析:(1)根据胡克定律F=kx,当x=2cm时,F=4×103N/m×0.02m=80N;
由于拉力F小于最大静摩擦力,故此时物体受到地面的摩擦力f=80N.
(2)当x=4cm时,F=4×103N/m×0.04m=160N),此力大于最大静摩擦力,所以物体已经拉动,这时摩擦力为滑动摩擦力,f=N=0.5×250=125N).
19、【答案】
【解析】A、B间的摩擦力等于弹簧测力计的读数,由题图知该弹簧测力计的最小分度为0.1N,估读到其最小分度的十分之一,应读为2.50 N。再由Ff=μFN=μmg可得μ==0.25。
答案:2.50 0.25
20、【答案】45 0.2 40
【解析】
【详解】
[1]由题意可知,木箱与地板之间的最大静摩擦力为45N;
[2]木箱与地板之间的动摩擦力为f=40N,动摩擦因数为
[3]如果用50N的水平推力推原来静止的木箱,则木箱会滑动,所受的摩擦力大小为40N。
21、【答案】
解:根据受力平衡,则有黑毛巾匀速拉出时,黑毛巾有四个面受到摩擦力,平衡时
F=f1+f2+f3+f4=μ•mg+μmg+μmg+μ2mg=5μmg,
故答案为:5μmg.
22、【答案】
解:(1)木箱在8.0N的拉力作用下木箱处于静止,根据平衡条件可知f=F1=8N;
当拉力F2=9N时,木箱恰能被拉动,即说明木箱与地面间的最大静摩擦力的大小是9N.
(2)当拉力F3=7.5N时,木箱做匀速运动,说明滑动摩擦力与拉力相等,即:f′=F3=7.5N
木箱与地面间的动摩擦因数:
(3)弹簧的原长是12cm,当拉力F3=7.5N时,弹簧的长度L=17cm,由胡克定律宽度:F3=k(L﹣L0)
N/m
23、【答案】
(1)0.4;(2)120N,80N;(3)80N
解:(1)物体做匀速直线运动,由二力平衡条件可得滑动摩擦力F1=F=kx=20×4N=80 N,故物体与水平面间的动摩擦因数
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力F'=kx'=20×6N=120N.
这时物体受到的摩擦力F2仍为滑动摩擦力,大小不变,即F2=F1=80 N.
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力F3仍为滑动摩擦力,大小不变,即F3=F1=80 N.
24、【答案】
(1)根据题意,应有:,解得:
(2)当物体B与水平面间的动摩擦因数减小后,物体A以初速度开始滑动,则物体B也将开始滑动,物体A作减速,B作加速,当两者速度相等时相对静止一同向前减速,最终两者同时静止.
设物体A和B相对滑动的时间为,共同减速的时间为.
根据牛顿第二定律,物体A和B相对滑动时:物体A的加速度为:
则时刻A的速度满足:,
物体B的加速度为:
则时刻的速度满足:得:
A、B的共同速度
A与B达到共同速度后,将一同减速运动,加速度大小为
末速度减为零,则
所以
25、【答案】
2.75;;0.4
【解析】
【详解】
(1)[1]从图b读出f 4=2.75N。
(2)[2]木块受到的摩擦力可表达为
[3]由上式可知,图像的斜率k=。
(3)[4]根据数据描点连线有
从图表中可以观察当m每增加0.05kg,摩擦力f增加0.2N,k=4带入k=得
26、【答案】
【命题意图】本题考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律等知识点。对静摩擦力要知道静摩擦力随外加沿切线方向外力的增加而增大,理解掌握最大静摩擦力;对滑动摩擦力,要理解意义,知道滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,掌握其计算公式。对牛顿运动定律要熟练掌握,能够灵活运用。
【解题思路】(1)根据图乙所示的图象可知,木块m所受的滑动摩擦力为Ff=3.0N,木块m与小车之间的正压力FN=mg=1.5×10N=15N。由Ff=μFN,解得μ=0.2。根据图乙所示的图象可知,最大静摩擦力为3.5N,立即停止倒沙子,说明小车所受拉力等于砂桶和砂的重力为mg=3.5N,砂桶和砂的质量m=0.35kg。若忽略小车与水平桌面间的摩擦,对小车和砂桶、砂整体,由牛顿第二定律,mg-Ff=(m+M)a,解得小车稳定运动的加速度大小a=0.25m/s2。
【参考答案】(1)0.2;0.25;(2)偏大
27、【答案】
解析:(1)更合理的方案是B,因为B中测力计不动,更容易读数,操作方便;
(2)其图象经过描点、连线即可,我们发现图象不过原点,说明砝码为0时,摩擦力已经有了一定的大小,故原因是没有考虑木块的重力;
(3)因为f=μN,我们可以推出Δf=μΔN,故动摩擦因数为μ===0.25.
答案:(1)方案B;图乙中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,更容易控制拉动的速度,使示数更稳定,测量更准确.
(2)关系图象如图8-6所示;压力F中漏掉了木块的重力
(3)0.25
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