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1、
2-1重力 彈力 摩擦力
一、選擇題
1.關(guān)于摩擦力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.兩個(gè)接觸的物體間可能只存在相互作用的摩擦力
B.兩個(gè)物體間有彈力一定有摩擦力
C.汽車在水平公路上行駛,驅(qū)動(dòng)輪受到的摩擦力向前
D.雜技演員用手握著豎直的桿向上攀,手握桿的力越大,手受到桿的摩擦力越大
[答案] C
[解析] 有摩擦力一定有彈力,A錯(cuò);有彈力不一定有摩擦力,B錯(cuò);驅(qū)動(dòng)輪與地面間的摩擦力是動(dòng)力,此時(shí)方向向前,C正確,演員爬桿時(shí),是靜摩擦力,與壓力無(wú)關(guān),D錯(cuò)。
2.(2013·福建福州)如圖所示,水平桌面上疊放著A、B兩物體,B物體受力F作用,A、B一起相對(duì)地面向右做勻減速
2、直線運(yùn)動(dòng),則B物體的受力個(gè)數(shù)為( )
A.4 B.5 C.6 D.7
[答案] C
[解析] 先用隔離法,選取A為研究對(duì)象,A必受到B對(duì)其施加的水平向左的摩擦力,所以A對(duì)B施加了水平向右的摩擦力;再運(yùn)用整體法,選取A和B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,系統(tǒng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),合力方向向左,即地面對(duì)系統(tǒng)施加了水平向左的摩擦力;最后再選取B為研究對(duì)象,其共受到6個(gè)力的作用:豎直向下的重力,A對(duì)其豎直向下的壓力和水平向左的摩擦力,地面對(duì)它豎直向上的支持力和水平向左的摩擦力以及水平拉力F。本題答案為C項(xiàng)。
3.(2012·海南瓊海一模)將一物塊分成相等的A、B兩部分靠在一起,
3、下端放置在地面上,上端用繩子拴在天花板上,繩子處于豎直伸直狀態(tài),整個(gè)裝置靜止,則( )
A.繩子上拉力可能為零
B.地面受的壓力可能為零
C.地面與物體間可能存在摩擦力
D.A、B之間可能存在摩擦力
[答案] AD
[解析] 經(jīng)分析,繩子上拉力可能為零,地面受的壓力不可能為零,選項(xiàng)A對(duì)而B(niǎo)錯(cuò);由于繩子處于豎直伸直狀態(tài),繩子中拉力只可能豎直向上,所以地面與物體B間不可能存在摩擦力,而A、B之間可能存在摩擦力,選項(xiàng)C錯(cuò)而D對(duì)。
4.(2012·湖北武漢)用一枚磁性棋子把一張沒(méi)有磁性的卡片壓在磁性黑板的豎直平面上,磁性棋子、卡片以及磁性黑板三個(gè)物體均有一定的重量,它們靜止不動(dòng),如
4、圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.磁性棋子受到四個(gè)力作用,其中有三個(gè)力的施力物體均是黑板
B.磁性棋子受到的磁力和彈力是一對(duì)作用力和反作用力
C.卡片受到四個(gè)力作用
D.卡片會(huì)受到兩個(gè)摩擦力作用
[答案] D
[解析] 本題考查重力、彈力、摩擦力,意在考查物體的受力分析,整體法與隔離法的應(yīng)用,以磁性棋子為研究對(duì)象,它受到四個(gè)力作用,只有磁力是磁性黑板施加的,彈力和摩擦力是卡片施加的,重力是地球施加的,磁性棋子受到的磁力和彈力是一對(duì)平衡力,A、B錯(cuò)誤;卡片兩個(gè)平面都會(huì)受到彈力和摩擦力作用,還有重力作用,C錯(cuò)誤,D正確。
5.(2013·浙江金華)如圖所示,將兩相同的六邊
5、形木塊a、b置于粗糙的水平地面上,中間用一輕彈簧連接,b的右端用橡皮筋與墻壁相連。開(kāi)始時(shí)a、b均靜止,彈簧處于壓縮狀態(tài),橡皮筋有拉力。現(xiàn)將橡皮筋剪斷,則剪斷瞬間( )
A.a(chǎn)所受的摩擦力大小不變
B.a(chǎn)所受的摩擦力方向向右
C.b所受摩擦力為零
D.b所受摩擦力方向向左
[答案] ABD
[解析] 剪斷前,彈簧處于壓縮狀態(tài),所以彈簧對(duì)a的彈力方向向左,對(duì)b的彈力方向向右,橡皮筋剪斷瞬間,彈簧上的彈力不能突變,所以a的受力不變,a所受的摩擦力大小不變,方向與彈簧對(duì)a的彈力方向相反,即水平向右,A、B兩項(xiàng)正確,剪斷前,b受到彈簧水平向右的推力、橡皮筋水平向右的拉力和地面水平向左的
6、靜摩擦力的作用,三力平衡,顯然,靜摩擦力大小等于推力和拉力大小之和,剪斷瞬間,橡皮筋的拉力突然消失,但彈簧水平向右的推力不變,b所受摩擦力方向仍然向左,大小突然減小,但不為零,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。
6.(2012·河南平頂山)如圖所示,在大型車站、廣場(chǎng)和商場(chǎng)通常都安裝了智能化的自動(dòng)扶梯。所謂“智能化”就是自動(dòng)扶梯在沒(méi)有乘客乘行時(shí),以較小的速度勻速運(yùn)行,當(dāng)有乘客乘行時(shí)自動(dòng)扶梯經(jīng)過(guò)先加速再勻速兩個(gè)階段運(yùn)行,從而達(dá)到節(jié)約能源的目的,試分析自動(dòng)扶梯在運(yùn)送乘客的過(guò)程中( )
A.乘客始終受摩擦力作用
B.乘客經(jīng)歷先超重再失重
C.乘客對(duì)扶梯的作用力先斜向下,再豎直向下
D.扶梯對(duì)乘客
7、的作用力始終豎直向下
[答案] C
[解析] 勻速時(shí)乘客不受摩擦力作用,A錯(cuò)誤;當(dāng)扶梯先加速再勻速時(shí),加速上行階段乘客處于超重狀態(tài),勻速時(shí)處于平衡狀態(tài),B錯(cuò)誤;乘客加速時(shí)受摩擦力和支持力作用,可知此時(shí)扶梯對(duì)乘客的作用力先斜向上,由牛頓第三定律可得乘客對(duì)扶梯的作用力先斜向下,C正確,D錯(cuò)誤。
7.(2013·安徽馬鞍山)如圖所示,光滑斜面的傾角都是α,球的質(zhì)量都是m,球用輕繩系住靜止在斜面上,甲圖懸線與斜面平行,乙圖懸線沿水平方向,丙圖懸線沿豎直方向,丁圖懸線與水平面的夾角大于α。關(guān)于球?qū)π泵鎵毫Φ拇笮有下列說(shuō)法:①甲圖N一定最大;②乙圖N一定最大;③丙圖N一定為零 ;④丁圖N可能最小
8、。以上說(shuō)法正確的有( )
A.只有①④ B.只有②③
C.只有①③ D.只有②④
[答案] B
[解析] 對(duì)小球受力分析并根據(jù)平衡條件以及牛頓第三定律可得,四種情況中N的大小分別為N甲=mgcosα、N乙=mg/cosα、N丙=0和N?。絤gcosα-Tsinθ(其中T為繩子的拉力,θ為繩與斜面間的夾角),顯然,乙圖N一定最大,丙圖N一定為零,即只有說(shuō)法②③正確。本題答案為B項(xiàng)。
8.(2012·浙江)如圖所示,與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m=1.0kg的物體。細(xì)繩的一端與物體相連,另一端經(jīng)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧秤相連。物體靜止在斜面上,彈簧秤的示數(shù)為
9、4.9N。關(guān)于物體受力的判斷(取g=9.8m/s2),下列說(shuō)法正確的是( )
A.斜面對(duì)物體的摩擦力大小為零
B.斜面對(duì)物體的摩擦力大小為4.9N,方向沿斜面向上
C.斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9N,方向豎直向上
D.斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9N,方向垂直斜面向上
[答案] A
[解析] 由題圖可知,細(xì)繩上拉力等于彈簧的示數(shù),F(xiàn)繩=4.9N。設(shè)物體受到一個(gè)沿斜面向下的摩擦力f,則物體靜止在斜面上受到四個(gè)力的作用:重力G、斜面對(duì)物體的支持力N、繩拉力F繩、斜面對(duì)物體的靜摩擦力f,將重力G分解成沿斜面向下的分力Gx和垂直斜面向下的分力Gy。則Gx=mgsin30°=4.9N
10、,Gy=mgcos30°=4.9N,物體受力平衡,N=Gy=4.9N,選項(xiàng)D錯(cuò);斜面對(duì)物體的支持力N垂直斜面向上,選項(xiàng)C錯(cuò);由f+Gx=F繩,代入數(shù)據(jù),得f=0,斜面對(duì)物體沒(méi)有摩擦力,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。
二、非選擇題
9.如圖所示,用彈簧秤稱一物體的重力時(shí),讀數(shù)為7.5N。把這個(gè)物體放在傾角θ=37°的斜面上,用同樣的彈簧秤平行于斜面拉著該物體向上做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧秤的讀數(shù)為6N,斜面對(duì)物體的支持力大小等于________N,物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于______。
[答案] 6 0.25
[解析] 斜
面上的物體受力如圖。其中F為彈簧秤拉力,F(xiàn)′為摩擦力,由題
11、意知G=7.5N,F(xiàn)=6N。
在平行斜面方向上F=F′+Gsin37°,在垂直斜面方向上FN=Gcos37°,所以斜面對(duì)物體的支持力為6N,摩擦力大小為1.5N。由F′=μFN得動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25。
10.一勁度系數(shù)為1N/cm的輕質(zhì)彈簧上端固定于O點(diǎn),下端懸掛一個(gè)光滑的定滑輪C,已知C重1N。木塊A、B用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連接,A、B的重力分別為5N和2N。整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),如圖所示,則地面對(duì)木塊A的支持力大小為_(kāi)_________,彈簧伸長(zhǎng)量為_(kāi)___________。
[答案] 3N 5 cm
[解析] 對(duì)B木塊受力分析:B受到繩子的拉力和重力,二力平衡,所以繩子的拉力
12、等于B木塊的重力。對(duì)A木塊分析:A受到繩子拉力、重力和地面的支持力,其中重力的大小等于繩子拉力的大小加上地面對(duì)它的支持力。根據(jù)以上的分析,地面對(duì)木塊A的支持力大小為3N。彈簧的拉力應(yīng)該等于兩個(gè)繩子的拉力加上滑輪C的重力,所以彈簧的拉力是5N,由F=kx得x=5cm。
11.如圖所示,水平面上有一重為40N的物體,受到F1=13N和F2=6N的水平力的作用而保持靜止。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,求:
(1)物體所受的摩擦力的大小與方向。
(2)當(dāng)只將F1撤去,物體受到的摩擦力的大小和方向。
(3)若撤去的力不是F1而是F2,則物體受到的摩擦
13、力大小方向又如何?
[答案] (1)7N,水平向右 (2)6N,水平向左
(3)8N,水平向右
[解析] 最大靜摩擦力Fm=μFN=μG=0.2×40N=8N
(1)因?yàn)镕1-F2=13N-6N=7NFmax,所以摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,F(xiàn)f3=μFN=8N,方向與F1方向相反,即水平向右。
12.(2012·山東東營(yíng)一中高三月考)如圖所示,A、B兩物體疊放在水平
14、地面上,A與B之間、B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.50,A物體質(zhì)量m=30kg,B物體質(zhì)量M=10kg。處于水平位置的輕彈簧一端固定于墻壁,另一端與A物體相連,彈簧處于自然狀態(tài),其勁度系數(shù)為250N/m?,F(xiàn)有一水平推力F作用于物體B上,使B緩慢地向墻壁移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)到某處時(shí),A,B間開(kāi)始發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),求:此時(shí)的水平推力F的大小和在此過(guò)程中物體A的位移大小。(g取10m/s2)
[答案] 350N 0.6m
[解析] AB間開(kāi)始發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),就是B給A的摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力時(shí),對(duì)B受力分析,B受A給B向右的摩擦力μmg,地面給B向右的摩擦力μ(m+M)g,對(duì)物體B由于力的平衡條件得
15、F=2μmg+μMg,代入可得F=350N。
對(duì)A受力分析,由二力平衡kx=μmg,解得x=0.6m。
13.用一根長(zhǎng)20cm、勁度系數(shù)k=200N/m的彈簧水平拉著放在水平桌面上質(zhì)量為1kg的木塊,彈簧的長(zhǎng)度逐漸伸長(zhǎng)到22.4cm時(shí)木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度為21.7cm時(shí),木塊在桌面上做勻速運(yùn)動(dòng),則:
(1)木塊受到的最大靜摩擦力多大?靜摩擦力的變化范圍怎樣?
(2)木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少?
(3)木塊滑動(dòng)的過(guò)程中,當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度小于或大于21.7cm時(shí),滑動(dòng)摩擦力如何變化?(g=10N/kg)
[答案] (1)4.8N 0~4.8N (2)0.34 (3)大小不變
[
16、解析] (1)木塊在未滑動(dòng)前,根據(jù)二力平衡條件可知,木塊受到桌面的彈力FN與物體重力G大小相等、方向相反,靜摩擦力F′與彈簧的拉力F大小相等、方向相反,其受力情況如圖所示。
木塊在剛滑動(dòng)之前,受到靜摩擦力已達(dá)到最大值,其最大值為:
Fmax=F=k(x1-x0)=200×(0.224-0.20)N=4.8N
木塊在未開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之前,受到的靜摩擦力總是與彈簧的拉力大小相等、方向相反??梢?jiàn)木塊受到摩擦力隨著彈簧的拉力增大而增大,其變化范圍是0~Fmax,則0~4.8N。
(2)當(dāng)木塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),木塊受到的滑動(dòng)摩擦力F滑與彈簧的拉力大小相等、方向相反。
F滑=F′=k(x2-x0)=200×(0.217-0.20)N
=3.4N,
因?yàn)镕滑=μFN=μG
所以動(dòng)摩擦因數(shù)為μ===0.34
(3)因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力F滑=μFN,F(xiàn)滑是由FN決定的,μ和FN不變,所以F滑不變,可見(jiàn)在木塊滑動(dòng)后,彈簧的長(zhǎng)度小于或大于21.7cm時(shí),只是拉力變化,滑動(dòng)摩擦力的大小與木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
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