知識(shí)點(diǎn)1:摩擦力
1.概念
兩個(gè)相互接觸的物體,當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí),就會(huì)在接觸而上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力,這種力叫作摩擦力。
2.分類
摩擦力可以分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力。當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),這時(shí)的摩擦力叫作靜摩擦力。兩個(gè)相互接觸的物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),這時(shí)的摩擦力叫作滑動(dòng)摩擦力.滾動(dòng)摩擦是一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦.
3.產(chǎn)生條件
(1)接觸面粗糙;(2)相互接觸的物體間有擠壓,即存在彈力;(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng).三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí),才能產(chǎn)生摩擦力.
①有摩擦力一定有彈力,有彈力不一定有摩擦力.
②"相對(duì)靜止"≠"靜止"
(1)兩個(gè)物體都靜止時(shí),是相對(duì)靜止的.
(2)兩個(gè)物體以相同的速度運(yùn)動(dòng)時(shí),二者速度大小、方向都相同,也是相對(duì)靜止的。
③對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的理解
相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是一種欲動(dòng)而未動(dòng)的特殊狀態(tài),雖然二者此時(shí)相對(duì)靜止,但若接觸面是光滑的,二者就無法保持這種狀態(tài),繼而會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).
知識(shí)點(diǎn)2 :滑動(dòng)摩擦力的方向和大小
1.滑動(dòng)摩擦力的方向
滑動(dòng)摩擦力的方向沿接觸面,并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.
2.滑動(dòng)摩擦力的大小
滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比,即、,其中是比例常數(shù),叫作動(dòng)摩擦因數(shù)。
(1)與接觸面的材料、接觸面的粗糙程度有關(guān),無單位,與Ff和FN無關(guān)。
(2)在、FN一定的情況下,滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)無關(guān)。
只有滑動(dòng)摩擦力才能用公式計(jì)算,其中FN表示正壓力,不一定等于物體的重力.例如,放在水平桌面上的物體,如果受到向下的外力F,則物體對(duì)水平桌面的壓力為:FN=G+F。
滑動(dòng)摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),而不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng),所以滑動(dòng)摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同,也可能相反,即摩擦力可以是動(dòng)力也可以是阻力。
如圖所示,F(xiàn)作用于A上,A、B均向右運(yùn)動(dòng),vA>vB,滑動(dòng)摩擦力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),A 受到B向左的摩擦力,與A運(yùn)動(dòng)方向相反;B受到A向右的摩擦力,與B運(yùn)動(dòng)方向相同。
知識(shí)點(diǎn)3:靜摩擦力的方向和大小
1.靜摩擦力的方向
與接觸面相切,跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
如圖所示,A放在B上,用水平力F向右拉A,A并沒有移動(dòng),即A、B相對(duì)靜止.A相對(duì)于B具有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),但是A仍然靜止,說明有另一個(gè)力與F平衡.這個(gè)力就是B對(duì)A的靜摩擦力,方向水平向左.同理,B相對(duì)于A具有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以,A對(duì)B的靜摩擦力的方向水平向右。
靜止的物體受到的摩擦力是靜摩擦力,運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力.(×)
解釋∶(1)運(yùn)動(dòng)的物體可能受到靜摩擦力.如圖所示,A、B兩物體保持相對(duì)靜止沿水平方向一起向右做勻速運(yùn)動(dòng).A相對(duì)于B有沿斜面下滑的趨勢(shì),所以A和B之間有靜摩擦力,而兩物體相對(duì)地面都是運(yùn)動(dòng)的。
靜止的物體可能受到滑動(dòng)摩擦力如圖所示,B受到水平向右的外力F的作用向右做勻速運(yùn)動(dòng),A、B相對(duì)運(yùn)動(dòng).B相對(duì)于A向右運(yùn)動(dòng),故B受到A水平向左的滑動(dòng)摩擦力;A相對(duì)于B 向左運(yùn)動(dòng),A受到B水平向右的滑動(dòng)摩擦力.以地面為參考系,A靜止,即靜止的物體也會(huì)受到滑動(dòng)摩擦力。
2.對(duì)靜摩擦力方向的理解
(1)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)可能由外力引起,也可能由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化引起。
(2)靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,說明摩擦力阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),而不阻礙物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以靜摩擦力的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向相同,也可能相反,也可能垂直,即靜摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。
用兩個(gè)手指豎直捏住鉛筆并保持在空中靜止,根據(jù)二力平衡,鉛筆受到豎直向上的靜摩擦力,大小等于鉛筆的重力.
(1)用手捏住鉛筆豎直勻速向上運(yùn)動(dòng),靜摩擦力向上,與鉛筆的運(yùn)動(dòng)方向相同;
(2)用手捏住鉛筆豎直勻速向下運(yùn)動(dòng),靜摩擦力向上,與鉛筆的運(yùn)動(dòng)方向相反;
(3)用手捏住鉛筆水平勻速運(yùn)動(dòng),靜摩擦力向上,與運(yùn)動(dòng)方向垂直.
對(duì)摩擦力中"三個(gè)方向""的理解
①運(yùn)動(dòng)方向∶一般指物體相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)方向;
②相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向∶通常是指一個(gè)物體相對(duì)于與它接觸的另一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)方向;
③相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向∶是指一個(gè)物體相對(duì)于與它接觸的另一個(gè)物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的某個(gè)方向,但二者仍處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。
"相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向""相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向""運(yùn)動(dòng)方向"是截然不同的表述,三者之間無必然聯(lián)系。
3.靜摩擦力的大小
(1)靜摩擦力的大小可根據(jù)力的平衡求解,若物體處于平衡狀態(tài),靜摩擦力的大小等于使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的大小.靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)。
(2)最大靜摩擦力fmax∶在數(shù)值上等于物體即將開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力,略大于滑動(dòng)摩擦力.一般情況下,最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比。
如圖甲所示,用一個(gè)從零開始逐漸增大的水平力F拉物塊,當(dāng)F增大到某一值時(shí),物塊開始滑動(dòng),則物塊在此過程中受到的摩擦力隨F的變化規(guī)律如圖乙所示.
(3)物體間的靜摩擦力在零與最大靜摩擦力之間,即0<f靜≤fmax。
①使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力,可以是一個(gè)力的作用效果,也可以是多個(gè)力共同的作用效果,如圖所示。
甲圖中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力是F,所以摩擦力向左,f=F=5N;乙圖中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力是F1和F2共同的作用效果,所以物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右,摩擦力向左f=F1-F2=2N。
②求解摩擦力大小時(shí),要先判斷該力是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力,只有滑動(dòng)摩擦力才可以用計(jì)算
【典例1】下列關(guān)于摩擦力的論述錯(cuò)誤的是( )
A.運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力
B.接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直
C.兩物體接觸處的彈力增大時(shí),接觸面間的摩擦力大小可能不變
D.運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力的方向一定與其運(yùn)動(dòng)方向相同或者相反
【答案】D
【詳解】A.運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力作用,比如相對(duì)靜止一起運(yùn)動(dòng)的兩物體間如果存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),則可能受到靜摩擦力作用,故A正確,不符合題意;
B.由于摩擦力與接觸面平行,而彈力與接觸面垂直,因此接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直,故B正確,不符合題意;
C.兩物體之間是靜摩擦力時(shí),摩擦力大小與兩物體之間的彈力無關(guān),故C正確,不符合題意;
D.運(yùn)動(dòng)的物體受到的靜摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直、或成任意角度,故D錯(cuò)誤,符合題意。
故選D。
【典例2】如圖所示,水平地面上堆放著原木,關(guān)于原木P在支撐點(diǎn)M、N處受力情況,下列說法正確的是( )

A.M處受到的支持力垂直MN向上
B.N處受到的支持力豎直向上
C.M處可能受到沿MN方向的靜摩擦力
D.N處可能受到沿MN方向的靜摩擦力
【答案】D
【詳解】A.M處受到的支持力的方向與地面垂直向上,即豎直向上,故A錯(cuò)誤;
B.N處受到的支持力的方向與原木P垂直向上,不是豎直向上,故B錯(cuò)誤;
C.M處受到的靜摩擦力與支持力的方向垂直,沿水平方向,故C錯(cuò)誤;
D.因原木P有沿原木向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以N處受到的摩擦力沿MN方向,故D正確。
故選D。
【典例3】如圖所示,打印機(jī)進(jìn)紙槽里疊放有一疊白紙,進(jìn)紙時(shí)滾輪以豎直向下的力F壓在第一張白紙上,并沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),滾輪與第一張紙不打滑,但第一張紙與第二張紙間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。滾輪與白紙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,每張白紙的質(zhì)量為m,不考慮靜電力的影響,重力加速度為g,則下列說法正確的是( )
A.滾輪對(duì)第一張白紙的摩擦力大小為
B.第二、三張白紙間的摩擦力大小為
C.第三、四張白紙間的摩擦力大小為
D.越靠近底座,白紙間的摩擦力越大
【答案】C
【詳解】A.為滾輪與第一張白紙間的滑動(dòng)摩擦力,滾輪與第一張白紙間的摩擦力為靜摩擦力,小于或等于最大靜摩擦力。故A錯(cuò)誤;
B.第一、二張白紙間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,大小為
第二張白紙?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài),第二、三張白紙間的摩擦力為靜摩擦力,大小等于第一、二張白紙間的摩擦力,即
故B錯(cuò)誤;
C.第三張白紙?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài),第三、四張白紙間的摩擦力為靜摩擦力,大小等于第二、三張白紙間的摩擦力,即
故C正確;
D.除第一張白紙外,所有白紙均處于靜止?fàn)顟B(tài),白紙間的摩擦力均為,大小相等。故D錯(cuò)誤。
故選C。
【典例4】如圖甲所示,一人用由零逐漸增大的水平力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為5kg的木箱,木箱所受的摩擦力f與F的關(guān)系如圖乙所示,g取10m/s2,下列說法正確的是( )
A.木箱所受的最大靜摩擦力fm=21N
B.木箱所受的最大靜摩擦力fm=20N
C.木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.21
D.木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2
【答案】A
【詳解】AB.由圖可知,木箱受到的靜摩擦力隨推力的增大而增大,最大靜摩擦力為
當(dāng)推力F大于21N后,靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,其大小為
故A正確,B錯(cuò)誤;
CD.木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
故CD錯(cuò)誤。
故選A。
重難點(diǎn)1:摩擦力可以是動(dòng)力,也可以是阻力
摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),相不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng),其方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同或相反,也可能成一定角度,所以可能是動(dòng)力,也可能是阻力。
(1)滑動(dòng)摩擦力可能是動(dòng)力,也可能是阻力。如圖甲所示,A、B都有向右的速度,但vAfmax
故A受到滑動(dòng)摩擦力作用
fA=μN(yùn)=μMg=4N
【典例2】如圖所示,在兩塊相同的豎直木板A、B間有重力為50N的物體。用兩個(gè)大小均為的水平力壓木板,物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,求:
(1)當(dāng)物體不動(dòng)時(shí),物體與木板A間的摩擦力大小;
(2)若用豎直向上的力將物體拉出來,所需拉力的最小值。

【答案】(1)25N;(2)130N
【詳解】(1)物體不動(dòng)時(shí),豎直方向受力平衡有

所以
(2)對(duì)物體受力分析如圖所示

設(shè)所需拉力的最小值為,則有


要點(diǎn)4:動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)定
方案一∶利用砝碼和彈簧測(cè)力計(jì),借助動(dòng)態(tài)平衡法測(cè)量滑動(dòng)摩擦力和動(dòng)摩擦因數(shù)。
如圖甲所示,向砝碼盤內(nèi)加減砝碼,輕推鐵塊P,使其恰能在水平板B上向左勻速滑動(dòng),則鐵塊P處于平衡狀態(tài)。用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出P和砝碼盤C(含砝碼)受到的重力GP和GC,由平衡條件知FN=GP,P所受滑動(dòng)摩擦力Ff=GC??汕蟪鯬、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。
方案二∶利用彈簧測(cè)力計(jì)借助動(dòng)態(tài)平衡法測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù).如圖乙所示,使木板靜止在水平桌面上,用手通過彈簧測(cè)力計(jì)向右拉鐵塊P,使鐵塊P向右勻速運(yùn)動(dòng),讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F,再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鐵塊P的重力,由平衡條件可知FN=GP,且,F(xiàn)f=F,所以μ=。
方案三∶利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)木板A和木塊B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙所示.
在水平力F作用下,只要使木板A相對(duì)木塊B滑動(dòng),就可由彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)得到A、B間的滑動(dòng)摩擦力Ff,再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊B的重力GB,根據(jù)豎直方向上二力平衡可知B受到A的支持力與B的重力GB大小相等、方向相反,根據(jù)μ=可求出動(dòng)摩擦目μ。
這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于拉動(dòng)木板A做勻速直線運(yùn)動(dòng)或變速直線運(yùn)動(dòng)都可以,只要木板A相對(duì)于上面的木塊B滑動(dòng),則木塊B就在木板A水平向右的滑動(dòng)摩擦力和水平向左的彈簧測(cè)力計(jì)的拉力作用下處于平衡狀態(tài)。
【典例1】一物理興趣小組的同學(xué)在研究彈簧的彈力時(shí),測(cè)得彈力的大小F和彈簧的長度L的關(guān)系如圖甲所示,請(qǐng)回答下列問題:(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(1)由圖甲中的圖像可知:彈簧的原長_______cm;彈簧的勁度系數(shù)_______N/m。
(2)為用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定兩木塊A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)方案。若A和B的重力分別為10N和8N,當(dāng)A被拉動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)a的示數(shù)為5.0N,b的示數(shù)為8.0N,測(cè)A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)_______。
【答案】 10 300 0.625
【詳解】(1)[1]由圖可知,當(dāng)時(shí)橫坐標(biāo)為10cm,故彈簧的原長
根據(jù)
可知圖線斜率等于彈簧勁度系數(shù)為
(2)[3]B靜止,處于平衡狀態(tài),對(duì)B,由平衡條件可知A、B之間滑動(dòng)摩擦力
滑動(dòng)摩擦力
則動(dòng)摩擦因數(shù)
【典例2】在探究滑塊與平板小車間的摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置。如甲圖所示,力傳感器A與計(jì)算機(jī)相連,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律。將力傳感器固定在水平桌面上,測(cè)力端通過細(xì)繩1與滑塊相連,滑塊放在較長平板小車右端,滑塊的質(zhì)量,小車的質(zhì)量為M。另一根細(xì)繩2跨過定滑輪,其一端連接小車,另一端系一只空沙桶,初始整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),(重力加速度?。?。
(1)時(shí)刻開始緩慢向沙桶里倒入沙子,當(dāng)小車剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),立即停止倒沙子。傳感器測(cè)得力的結(jié)果如圖乙所示。則可求得滑塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________;從圖乙還可以看出本實(shí)驗(yàn)中滑塊與小車間的最大靜摩擦力為________N。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)桌面粗糙,則你認(rèn)為對(duì)求的有何影響________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。
【答案】 0.15 3.5 無影響
【詳解】(1)[1][2]由圖乙可知,滑動(dòng)摩擦力的大小為3N,滑塊重力為20N。根據(jù)
可得摩擦因數(shù)為0.15,從圖乙中還可以看出滑塊與小車間的最大靜摩擦力為3.5N。
(2)[3]本實(shí)驗(yàn)滑塊靜止,受到滑動(dòng)摩擦力和繩子拉力保持平衡,因此只要滑塊的重力不變則滑動(dòng)摩擦力不變,因此桌面粗糙,不影響滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量,故對(duì)的測(cè)量沒影響。
【典例3】如圖,把彈簧測(cè)力計(jì)的一端固定在墻上,用力水平向左拉木板,木板向左運(yùn)動(dòng),此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定(圖中已把彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)放大畫出),則物塊P與木板間的滑動(dòng)摩擦力的大小是______N。若測(cè)得物塊P質(zhì)量為700g,根據(jù)表中給出的動(dòng)摩擦因數(shù),可推算出物塊P的材料為______。(g取10m/s2)
【答案】 1.75 金屬
【詳解】[1]由圖可知,該彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.1N,故物塊P與木板間的滑動(dòng)摩擦力的大小是1.75N。
[2]若測(cè)得物塊P質(zhì)量為700g,則動(dòng)摩擦因數(shù)為
根據(jù)表中給出的動(dòng)摩擦因數(shù),可推算出物塊P的材料為金屬。
一、單選題
1.用手握緊瓶子使瓶子靜止,如圖,關(guān)于瓶子所受摩擦力的情況以下正確的是( )

A.摩擦力的大小與手的握力成正比
B.手出汗了摩擦力就會(huì)變小
C.摩擦力的大小與手的握力大小無關(guān)
D.摩擦力的方向向下
【答案】C
【詳解】ACD.瓶子保持靜止,受力平衡,對(duì)瓶子受力分析,受重力和豎直向上靜摩擦力,二力平衡,因而靜摩擦力等于重力;握力增加后,瓶子更掉不下,依然保持靜止,靜摩擦力大小還是等于重力大小,故AD錯(cuò)誤,C正確;
B.當(dāng)手出汗了,導(dǎo)致動(dòng)摩擦因數(shù)減小,則最大靜摩擦力就會(huì)變小,而受到靜摩擦力不變,B錯(cuò)誤。
故選C。
2.如圖所示,把一重為G的物塊,用一水平方向的推力(k為恒量,t為時(shí)間)壓在豎直的足夠高的平整墻上,t=0時(shí)刻物塊靜止在墻壁上,一段時(shí)間后物塊才沿墻壁向下滑動(dòng),則從t=0開始物體所受的摩擦力f隨t的變化關(guān)系是圖中的( )

A. B.
C. D.
【答案】D
【詳解】物塊靜止在墻壁上時(shí)受力平衡,在豎直方向上只受兩個(gè)力,物塊所受的靜摩擦力和重力平衡,則有
當(dāng)減小到某個(gè)值時(shí),物塊和墻壁間的最大靜摩擦力等于重力;之后物塊下滑,物塊受到摩擦力從最大靜摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力(滑動(dòng)摩擦力小于最大靜摩擦力),物塊和墻壁間的正壓力為
物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為
可知物塊受到的滑動(dòng)摩擦力隨時(shí)間均勻減小。
故選D。
3.如圖,水平地面上質(zhì)量為m的物體,在推力F作用下向右運(yùn)動(dòng),已知,,木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,木塊與水平地面間的摩擦力為( )
A.FB.0.8FC.D.μmg
【答案】C
【詳解】無法判斷物體是否做勻速運(yùn)動(dòng),不能用平衡條件求出摩擦力大小,豎直方向,根據(jù)
木塊與水平地面間的摩擦力
聯(lián)立可得
故選C。
4.如圖所示,水平面上的物體在水平方向的力F1和F2作用下,沿水平面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知F1=3N,F(xiàn)2=6N。撤去F1瞬間,物體所受的合力大小和摩擦力大小分別為( )
A.,B.,C.0, D.,
【答案】D
【詳解】物體在水平方向的力和作用下,沿水平面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng),可知摩擦力為
方向向右,撤去瞬間,仍是滑動(dòng)摩擦力,所以
合力為
故選D。
5.如圖位于水平桌面上的物塊P,由跨過定滑輪的輕繩與物塊相連,從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的,已知Q與P之間以及桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為,P和Q的質(zhì)量都為2m,滑輪軸上的摩擦不計(jì),若用一水平向右的恒力F拉P使其做勻速直線運(yùn)動(dòng),則F的大小為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【詳解】對(duì)物塊Q,設(shè)輕繩拉力為T,兩物塊間的滑動(dòng)摩擦力為
根據(jù)二力平衡,可知
對(duì)物塊P,受到拉力F、Q對(duì)P的水平向左的滑動(dòng)摩擦力、地面對(duì)P的水平向左的滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)共點(diǎn)力平衡可得
其中
,
聯(lián)立可得,拉力F的大小為
故選D。
6.如圖所示,某同學(xué)用一雙筷子夾起質(zhì)量為m的圓柱形重物,已知圓柱豎直、半徑為r,筷子水平,交叉點(diǎn)到圓柱接觸點(diǎn)的距離均為,每根筷子對(duì)圓柱的壓力大小為,重力加速度大小為g,下列說法正確的是( )
A.每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為
B.每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為
C.每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為
D.若增大筷子與圓柱間的壓力,摩擦力大小不變
【答案】B
【詳解】ABC.重物在豎直方向上由平衡條件可知
解得
俯視水平方向受力分析如圖
,
解得
所以每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為
故AC錯(cuò)誤,B正確;
D.增大筷子與圓柱間的壓力,摩擦力豎直分量仍等于重力大小,摩擦力水平分量增大,摩擦力變大。故D錯(cuò)誤。
故選B。
7.如圖所示,滑塊B置于水平地面上,滑塊A在一水平力F作用下緊靠滑塊B(A、B接觸面豎直),此時(shí)B恰好不滑動(dòng),A剛好不下滑。已知A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為M,A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等。則下列表達(dá)式正確的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【詳解】AB.以A和B為整體作為研究對(duì)象,由于B恰好不滑動(dòng),則根據(jù)平衡條件有
故AB錯(cuò)誤;
CD.對(duì)A物體單獨(dú)分析,由于A剛好不下滑,根據(jù)平衡條件有
結(jié)合前面的式子聯(lián)立起來有
故C錯(cuò)誤,D正確。
故選D。
8.如圖所示,一位同學(xué)用雙手水平夾起一摞書,并停留在空中。已知手掌與書間的動(dòng)摩擦因數(shù),書與書間的動(dòng)摩擦因數(shù),設(shè)最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力大小。若每本書的質(zhì)量為0.2kg,該同學(xué)對(duì)書的水平正壓力為100N,每本書均呈豎直靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度,則下列說法正確的是( )
A.每本書受到的摩擦力的合力大小不等
B.書與書之間的摩擦力大小均相等
C.他最多能夾住22本書
D.他最多能夾住30本書
【答案】C
【詳解】A.因?yàn)槊勘緯守Q直靜止?fàn)顟B(tài),所以每本書所受的摩擦力的合力都能與書的重力平衡,即每本書受到的摩擦力的合力大小相等,A錯(cuò)誤;
B.越靠近外側(cè)書與書之間的摩擦力越大,即書與書之間的摩擦力大小不相等,B錯(cuò)誤;
CD.先將所有的書(設(shè)有n本)當(dāng)作整體,受力分析,豎直方向受重力、靜摩擦力,根據(jù)二力平衡條件得
則有
再考慮除最外側(cè)兩本書(n-2本)外的其他書,受力分析,豎直方向受重力、靜摩擦力,根據(jù)二力平衡條件得
則有
故最多可以有22本書,C正確,D錯(cuò)誤。
故選C。
二、多選題
9.如圖所示,水平桌面上平放一疊共計(jì)54張的撲克牌,每一張的質(zhì)量均為m。用一手指以豎直向下的力壓第1張牌,并以一定速度向右移動(dòng)手指,確保手指與第1張牌之間有相對(duì)滑動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相同,手指與第1張牌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,牌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ2,第54張牌與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ3,且有μ1>μ2>μ3。則下列說法正確的是( )

A.第2張牌到第53張牌之間可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
B.第2張牌到第53張牌之間不可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
C.第1張牌受到手指的摩擦力向左
D.第54張牌受到水平桌面的摩擦力向左
【答案】BD
【詳解】C.設(shè)手指豎直向下的壓力為,則手指與第1張牌之間的摩擦力為
由于手指向右移動(dòng),并且與第1張牌之間有相對(duì)滑動(dòng),所以第1張牌受到手指的摩擦力向右,故C錯(cuò)誤;
AB.第1張牌對(duì)第2張牌的壓力為,它們之間的摩擦力為
同理,第張牌對(duì)第張牌的壓力為,它們之間的摩擦力為
由于
所以第1張牌滑動(dòng)時(shí)依靠摩擦力帶不動(dòng)第2張牌,第2張牌滑動(dòng)時(shí)依靠摩擦力帶不動(dòng)第3張牌,以此類推,第52張牌滑動(dòng)時(shí)依靠摩擦力帶不動(dòng)第53張牌,即第2張牌到第53張牌之間不可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),故A錯(cuò)誤、B正確;
D.將第2張牌到第53張牌看作一個(gè)整體,這個(gè)整體受到了第1張牌向右的摩擦力,則第54張牌也會(huì)受到第53張牌對(duì)它的向右的摩擦力,所以桌面對(duì)它的摩擦力向左,故D正確。
故選BD。
10.物體C置于水平地面上,A、B由輕繩通過固定在C上的光滑定滑輪相連,C的上表面水平,連接B的輕繩水平,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示。下列說法正確的是 ( )
A.B與C之間的接觸面一定是粗糙的
B.B與C之間的接觸面可以是光滑的
C.C與地面之間的接觸面一定是粗糙的
D.C與地面之間的接觸面可以是光滑的
【答案】AD
【詳解】AB.B受到C對(duì)它向右的靜摩擦力作用,故B、C之間一定是粗糙的,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;
CD.整體考慮,系統(tǒng)無運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),C與地面間無摩擦力作用,故不能確定C與地面間粗糙與否,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
故選AD。
11.如圖所示,一質(zhì)量為m的木塊在水平拉力作用下在長木板上向右滑行,質(zhì)量為M的長木板處于靜止?fàn)顟B(tài),已知木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,m受到的摩擦力為,木板受到地面的摩擦力,則( )
A.大小為,方向向左B.大小為,方向向左
C.大小為,方向向左D.大小為,方向向左
【答案】AD
【詳解】AB.由于質(zhì)量為m的木塊對(duì)質(zhì)量為M的木塊正壓力等于自身重力,則所受質(zhì)量為M的木板滑動(dòng)摩擦力大小
如圖所示方向水平向左,故A正確,B錯(cuò)誤;
CD.質(zhì)量為M的木板處于靜止?fàn)顟B(tài),水平方向受到質(zhì)量為m的木塊滑動(dòng)摩擦力和地面的靜摩擦力,且由于兩木塊之間的摩擦力是一對(duì)平衡力,根據(jù)平衡條件木板受到地面的摩擦力的大小是
方向向左,故D正確,C錯(cuò)誤。
故選AD。
三、解答題
12.靜止在水平地面上的木塊A質(zhì)量,與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,且木塊與地面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,如果作用在木塊A上的推力,木塊A與豎直填壁間的輕彈簧被壓縮了,彈簧的勁度系數(shù)。()求:
(1)此時(shí)木塊A所受摩擦力;
(2)木塊A與地面間的最大靜摩擦力大小;
(3)剛撤去F瞬間,木塊A所受摩擦力。
【答案】(1)1N,方向水平向左;(2)6N;(3)5N,方向水平向右
【詳解】(1)彈簧的彈力
對(duì)木塊A受力分析有
解得
方向水平向左。
(2)因?yàn)樽畲箪o摩擦力與滑動(dòng)摩擦力時(shí),有
解得
(3)由之前的分析可知,彈簧的彈力小于最大靜摩擦力,所以撤去外力后,木塊A依然保持靜止,且根據(jù)平衡條件可知
方向水平向右。
材料
動(dòng)摩擦因數(shù)
木頭-木頭
0.20
金屬-木頭
0.25
皮革-木頭
0.28
橡膠-木頭
0.30

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