1、摩擦力 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.如图所示,一物体由圆锥和与它底面相同的半球组成,置于粗糙的水平地面上,用水平外力拉它做图中所示三种情况的运动。比较它所受的摩擦力大小分别为f1、f2、f3。则()A.f1f2f3B.f3f2f1C.f1=f2=f3D.f3=f2f1【解析】选C。物体在三种不同的运动情况下,都相对水平面有相对运动,故它受到滑动摩擦力的作用。在三种情况下,水平地面对物体的支持力的大小都等于物体的重力,故物体对地面的正压力的大小都等于其重力,即N=mg。由F=N,知以上三种情况下摩擦力的大小相等。故C正确。2.某电视台每周都有棋类节目,棋盘
2、都是竖直放置的,棋盘上布有磁铁,而每个棋子都是一个小磁铁,关于棋盘和棋子有下列几种说法:小棋子共受四个力的作用每个棋子的质量肯定都有细微的差异,所以不同的棋子所受的摩擦力不同棋盘面应选取相对粗糙的材料如果某个棋子贴不上棋盘,总会滑落,肯定是其质量偏大以上说法中正确的是()A.B.C.D.【解析】选B。小棋子受到重力、磁力、弹力和静摩擦力共4个力,正确;重力与静摩擦力是一对平衡力,磁力与弹力是一对平衡力,棋子的质量不同,静摩擦力便不同,正确;棋子能保持静止,重力必须小于棋盘对棋子的最大静摩擦力,而最大静摩擦力与棋子、棋盘面的材料和粗糙程度,以及棋子与棋盘的压力有关,为增大棋子与棋盘面的最大静摩擦
3、力,棋盘面应选取相对粗糙的材料,正确;如果某个棋子贴不上棋盘,不一定是质量偏大,也可能是该棋子与棋盘最大静摩擦力较小,错误。故B正确。3.如图,汽车里有一水平放置的硅胶魔力贴,魔力贴上放置一质量为m的小花瓶。若汽车在水平公路上向前做匀速直线运动,且魔力贴与小花瓶之间的动摩擦因数为,则下列说法正确的是()A.魔力贴对小花瓶的摩擦力和汽车运动方向相反B.魔力贴对小花瓶的摩擦力和汽车运动方向相同C.魔力贴对小花瓶的摩擦力大小为mgD.魔力贴对小花瓶的摩擦力大小为0【解析】选D。汽车在水平公路上向前做匀速直线运动,小花瓶与魔力贴没有相对运动趋势,则魔力贴和小花瓶之间没有摩擦力,故选项D正确。4.水平桌
4、面上一重200 N的物体,与桌面间的滑动摩擦因数为0.2,当依次用15 N,30 N,80 N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A.15 N,30 N,40 NB.0 N,15 N,15 NC.0 N,20 N,40 ND.15 N,40 N,40 N【解析】选A。因最大静摩擦力等于滑动摩擦力,故最大静摩擦力fm=mg=40 N;当拉力为15 N和30 N时,物体处于静止,摩擦力分别等于15 N、30 N;当拉力为80 N时,拉力大于最大静摩擦力,物体发生滑动,受到的力为滑动摩擦力,大小为f=mg=40 N,故选项A正确。5.如图,用水平力F将物体压
5、在竖直墙壁上,保持静止状态,物体所受的摩擦力的大小()A.随F的增大而增大B.随F的减小而减小C.等于重力的大小D.可能大于重力【解题指南】解答本题可从以下两个方面考虑(1)物体所受静摩擦力的方向。(2)物体所受静摩擦力大小的影响因素。【解析】选C。物体处于静止状态,所受的力一定是平衡力。在水平方向上受到推力F和墙壁对它的向右的弹力,这两个力是一对平衡力;在竖直方向上受到重力和向上的摩擦力,此二力也是一对平衡力,由于重力不变,所以摩擦力也不变,始终等于其重力。故选项A、B、D错误,C正确。6.如图所示,质量为1 kg的物体在方向向左的恒定外力F=5 N作用下运动,其初速度为v0=22 m/s,
6、方向向右,该物体与水平面间的动摩擦因数为0.6,则下列关于该物体所受摩擦力随时间变化的图像正确的是(取初速度方向为正方向,g=10 m/s2)()【解析】选B。物体向右运动时摩擦力大小f=6 N,与初速度方向相反,2 s末速度减为0,物体处于静止状态,摩擦力大小等于拉力大小,与拉力反向,B正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(10分)如图(a),A物体放在水平面上,动摩擦因数为0.2,物体重10 N,设物体A与水平面间的最大静摩擦力为2.5 N,若对A施加一个由零均匀增大到6 N的水平推力F,请在图(b)中画出A所受的摩擦力FA随
7、水平推力F变化的图线。【解析】水平推力F2.5 N之前,物体未动,物体受静摩擦力FA=F。当F2.5 N后,FA变成滑动摩擦力,其大小为FA=N=G=0.210 N=2 N,画出A所受的摩擦力FA随水平推力F变化的图线如图。答案:见解析8.(14分)如图,水平面上有一重为50 N的物体,受到F1=12 N和F2=6 N的水平力作用而保持静止。已知物体与水平地面间的动摩擦因数为=0.2,设水平面对物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,求:(1)此时物体所受到的摩擦力。(2)若将F2撤去后,物体受的摩擦力。【解析】(1)物体所受最大静摩擦力为:fm=G=0.250 N=10 N由于F1-F2=6
8、Nfm,所以物体相对水平面向左滑动,故物体受的滑动摩擦力:f2=fm=10 N,方向水平向右。答案:(1)6 N水平向右(2)10 N水平向右 (15分钟40分)9.(6分)乐轩同学利用如图所示的实验装置来测定物体与滑板间的滑动摩擦力。下列关于用这种装置做实验的说法中,正确的是()A.必须调节托盘中重物的重量,确保滑板做匀速运动B.不一定要使滑板做匀速运动,但必须要用恒力拉滑板C.托盘中放的重物越重,滑板运动得越快,弹簧测力计读数越大D.只要滑板与物体有相对运动,无论滑板做什么运动,弹簧测力计的读数都相同【解析】选D。不管滑板如何运动,物体水平方向受弹簧向左的拉力和向右的滑动摩擦力,始终处于平
9、衡状态,故弹簧测力计的读数总是等于物体与滑板之间的滑动摩擦力的大小,故A、B、C错误,D正确。10. (6分)如图,在研究摩擦力的实验中,通过向小桶中增加沙子来增大对小车的拉力F,小桶的质量忽略不计,则小物块A所受的摩擦力Ff随拉力F的变化关系是()【解析】选B。当F较小时,小车不动,与A之间是静摩擦力,随着F的增大而增大,当F达到最大静摩擦力后小车滑动,与A之间是滑动摩擦力,比最大静摩擦力稍小,之后F增大摩擦力不变,故选项B正确。11.(6分)(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是
10、()A.A物体受到的摩擦力不为零,方向向右B.三个物体只有A物体受到的摩擦力为零C.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相同D.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相反【解析】选B、C。A物体与传送带一起匀速运动,没有发生相对滑动,也没有相对运动趋势,所以A物体不受摩擦力,A错误;B、C物体随传送带匀速运动,所受合力均为零,受力分析可知B、C所受的静摩擦力分别等于B、C所受重力沿传送带斜面向下的分力,而B、C质量相等,故B、C所受静摩擦力大小相等,方向均沿传送带斜面向上,B、C正确,D错误。12.(22分)如甲图把一根长20 cm的轻质弹簧上端固定,下端系一质量1 kg的木块,当木块静止时,弹簧长为2
11、5 cm;把此木块放在水平桌面上,用这个轻质弹簧水平拉它,当弹簧长为22 cm时,木块沿桌面匀速运动,如乙图。(g取10 N/kg)求:(1)弹簧的劲度系数。(2)木块与桌面间的滑动摩擦因数。【解析】(1)图甲中弹簧的伸长量x1=l1-l0,且竖直方向有:kx1=mg,解得k=200 N/m 。(2)图乙中弹簧的伸长量x2=l2-l0竖直方向有: FN=mg水平方向有: kx2=Ff滑动摩擦力公式:Ff=FN解得=0.4。答案:(1)200 N/m(2)0.4【加固训练】如图所示,在水平桌面上放一个重GA=20 N的木块,木块与桌面间的动摩擦因数为0.4,使这个木块沿桌面做匀速运动时的水平拉力
12、F为多少?如果再在木块A上加一块重为GB=10 N的木块B,B与A之间的动摩擦因数为0.2,那么当A、B两木块一起沿桌面匀速滑动时,对木块A的水平拉力应为多少?此时木块B受到木块A的摩擦力多大?【解析】未放上木块B时,FN=GA=20 N,桌面对A的摩擦力为Ff1=AFN=AGA=0.420 N=8 N根据二力平衡条件,拉力F=Ff1=8 N加上木块B后,FN=GA+GB=20 N+10 N=30 N,桌面对A的摩擦力为:Ff1=AFN=A(GA+GB)=0.430 N=12 N,故拉力F=Ff1=12 N由于A、B两木块一起沿桌面匀速滑动,所以A、B两木块间不产生摩擦力,即B受到的摩擦力Ff2=0。答案:8 N12 N0