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第5講 重力 彈力 摩擦力
[研讀考綱明方向]
[重讀教材定方法]
(對(duì)應(yīng)人教版必修1的頁(yè)碼及相關(guān)問(wèn)題)
1.P51“重力”一段,為什么不說(shuō)“地球?qū)ξ矬w的吸引力就是重力”?重力指向地心嗎?
提示:重力是吸引力的一個(gè)分力,不總是相等;重力的方向豎直向下,并不一定指向地心。
2.P52圖3.1-3、圖3.1-4說(shuō)明什么問(wèn)題?
提示:說(shuō)明了質(zhì)量分布均勻物體的重心在它的幾何中心上,而質(zhì)量分布不均勻的物體,重心的位置除了跟物體的形狀有關(guān)外,還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)。
3.P55“幾種彈力”一段,歸納彈力的方向。
提示:物體與面接觸,彈力一定垂直于接觸面,繩的彈力沿繩子指向繩收縮的方向,桿的彈力不一定沿桿。
4.P57“靜摩擦力”一段,只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎?靜摩擦力的大小有何特點(diǎn)?
提示:不是,運(yùn)動(dòng)的物體也可能受到靜摩擦力;可以變化,大于零小于等于最大摩擦力。
5.P58[說(shuō)一說(shuō)]可以用f=μFN計(jì)算靜摩擦力嗎?列舉靜摩擦力作為動(dòng)力、阻力的例子。
提示:不能。比如手握緊杯子上下運(yùn)動(dòng),向上運(yùn)動(dòng)時(shí)靜摩擦力是動(dòng)力,向下運(yùn)動(dòng)時(shí)是阻力。
6.P58“滑動(dòng)摩擦力”一段,滑動(dòng)摩擦力公式可以寫(xiě)成f=μmg嗎?
提示:不能,滑動(dòng)摩擦力的公式為f=μFN,壓力FN的大小不一定等于物體的重力mg。
7.P60[科學(xué)漫步]若流體的阻力f=kv,猜想k可能與哪些因素有關(guān)?
提示:可能與介質(zhì)、物體的橫截面積、物體的形狀有關(guān)。
8.P61[問(wèn)題與練習(xí)]T3。
提示:35 N;30 N;0.3;20 N。
9.P62[實(shí)驗(yàn)]O點(diǎn)的位置有什么特點(diǎn)?圖3.4-3中什么線是虛線?什么線是實(shí)線?
提示:O點(diǎn)位置不變。分力、合力是實(shí)線,其他輔助線是虛線。
10.P64[問(wèn)題與練習(xí)]T1、T4。
提示:T1:合力可能等于10 N,不可能等于5 N、15 N,合力最大值為12 N,最小值為8 N。T4:(1)√;(2);(3)。
11.P66[說(shuō)一說(shuō)]怎樣由v1和v2找出變化量Δv?
提示:如圖所示。
第5講 重力 彈力 摩擦力
考點(diǎn)一 重力
一、力
1.定義:力是物體與物體間的相互作用。
2.作用效果:使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)。
3.性質(zhì):力具有物質(zhì)性、相互性、共存性、矢量性、獨(dú)立性等特征。
4.四種基本相互作用:萬(wàn)有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用。
二、重力
1.產(chǎn)生:由于地球吸引而使物體受到的力。注意:重力不是萬(wàn)有引力,而是萬(wàn)有引力豎直向下的一個(gè)分力。
2.大小:G=mg,可用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量。注意:(1)物體的質(zhì)量不會(huì)變;(2)G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的。
3.方向:總是豎直向下。注意:豎直向下是和水平面垂直,不一定和接觸面垂直,也不一定指向地心。
4.重心:物體的每一部分都受重力作用,可認(rèn)為重力集中作用于一點(diǎn),這一點(diǎn)叫做物體的重心。
(1)影響重心位置的因素:物體的幾何形狀;物體的質(zhì)量分布。
(2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法:懸掛法。注意:重心的位置不一定在物體上。
(多選)關(guān)于地球上的物體,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.物體只有靜止時(shí)才受重力作用
B.地面上的物體受到的重力垂直于水平面
C.重心是物體受到重力的等效作用點(diǎn),故重心一定在物體上
D.物體所受重力的大小與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)
答案 BD
解析 重力始終存在,與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤,D正確;重力的方向豎直向下,是與當(dāng)?shù)厮矫娲怪保珺正確;物體的重心不一定在物體上,C錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二 彈力
一、基礎(chǔ)知識(shí)
1.彈力
(1)定義:發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力。
(2)產(chǎn)生條件
①物體間直接接觸;
②接觸處發(fā)生形變。
(3)方向:總是與施力物體形變的方向相反。
2.胡克定律
(1)內(nèi)容:在彈性限度內(nèi),彈力和彈簧形變大小(伸長(zhǎng)或縮短的量)成正比。
(2)表達(dá)式:F=kx。
①k是彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米,用符號(hào)N/m表示;k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。
②x是彈簧長(zhǎng)度的形變量,不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度。
二、彈力有無(wú)的判斷“三法”
三、彈力方向的判定
1.小車(chē)上固定一根彈性直桿A,桿頂固定一個(gè)小球B(如圖所示),現(xiàn)讓小車(chē)從固定的光滑斜面上自由下滑,在下圖的情況中桿發(fā)生了不同的形變,其中正確的是( )
答案 C
解析 小車(chē)在光滑斜面上自由下滑,則加速度a=gsinθ(θ為斜面的傾角),由牛頓第二定律可知小球所受重力和桿的彈力的合力沿斜面向下,且小球的加速度等于gsinθ,則桿的彈力方向垂直于斜面向上,桿不會(huì)發(fā)生彎曲,C正確。
2.如圖所示,小車(chē)內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球。當(dāng)小車(chē)和小球相對(duì)靜止,一起在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.細(xì)繩一定對(duì)小球有拉力的作用
B.輕彈簧一定對(duì)小球有彈力的作用
C.細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用,但是輕彈簧對(duì)小球一定有彈力
D.細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用,輕彈簧對(duì)小球也不一定有彈力
答案 D
解析 若小球與小車(chē)一起做勻速運(yùn)動(dòng),則細(xì)繩對(duì)小球無(wú)拉力;若小球與小車(chē)有向右的加速度a=gtanα,則輕彈簧對(duì)小球無(wú)彈力,D正確。
3.如圖所示的裝置中,彈簧的原長(zhǎng)和勁度系數(shù)都相等,小球的質(zhì)量均相同,彈簧和細(xì)線的質(zhì)量均不計(jì),一切摩擦忽略不計(jì)。平衡時(shí)各彈簧的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2、L3,其大小關(guān)系是( )
A.L1=L2=L3 B.L1=L2
L2 D.L3>L1>L2
答案 A
解析 根據(jù)胡克定律和平衡條件分析可得:平衡時(shí)各彈簧的彈力都等于小球的重力,即kx=G球,所以各彈簧的伸長(zhǎng)量x相同,所以彈簧的長(zhǎng)度L=L原+x也相等,A正確。
4.如圖所示,一重為10 N的球固定在支桿AB的上端,用一段繩子水平拉球,使桿發(fā)生彎曲,已知繩的拉力為7.5 N,則AB桿對(duì)球的作用力( )
A.大小為7.5 N
B.大小為10 N
C.方向與水平方向成53角斜向右下方
D.方向與水平方向成53角斜向左上方
答案 D
解析 對(duì)球進(jìn)行受力分析如圖所示,AB桿對(duì)球的作用力與繩子對(duì)球的拉力的合力,與球的重力等值反向,則AB桿對(duì)球的作用力大小F==12.5 N,A、B錯(cuò)誤;設(shè)AB桿對(duì)球的作用力與水平方向夾角為α,可得tanα==,α=53,D正確,C錯(cuò)誤。
5.如圖所示,固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿間的夾角為θ,在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷正確的是( )
A.小車(chē)靜止時(shí),F(xiàn)=mgsinθ,方向沿桿向上
B.小車(chē)靜止時(shí),F(xiàn)=mgcosθ,方向垂直于桿向上
C.小車(chē)以向右的加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有F=
D.小車(chē)以向左的加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)=,方向斜向左上方,與豎直方向的夾角θ1滿足tanθ1=
答案 D
解析 小車(chē)靜止時(shí),F(xiàn)=mg,方向豎直向上,A、B錯(cuò)誤;小車(chē)以向右的加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),小球的受力分析如圖所示,可得F==,C錯(cuò)誤;同理可知D正確。
考點(diǎn)三 摩擦力
一、摩擦力的產(chǎn)生與方向
1.兩種摩擦力的對(duì)比
靜摩擦力
滑動(dòng)摩擦力
產(chǎn)生
條件
(1)接觸面粗糙
(2)接觸處有彈力
(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(仍保持相對(duì)靜止)
(1)接觸面粗糙
(2)接觸處有彈力
(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
大小
(1)靜摩擦力,與正壓力無(wú)關(guān),大小范圍為0μ2(m+M)g時(shí),木板便會(huì)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)
D.無(wú)論怎樣改變F的大小,木板都不可能運(yùn)動(dòng)
答案 AD
解析 由于木塊在木板上運(yùn)動(dòng),所以木塊受到木板的滑動(dòng)摩擦力的作用,其大小為μ1mg,根據(jù)牛頓第三定律可得木塊對(duì)木板的滑動(dòng)摩擦力也為μ1mg,又由于木板處于靜止?fàn)顟B(tài),木板在水平方向上受到木塊的摩擦力μ1mg和地面的靜摩擦力的作用,二力平衡,A正確,B錯(cuò)誤;若增大F的大小,只能使木塊加速度增大,但木塊對(duì)木板的滑動(dòng)摩擦力大小不變,因而也就不可能使木板運(yùn)動(dòng)起來(lái),C錯(cuò)誤,D正確。
2.[教材母題] (人教版必修1 P61T3)重量為100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它從原地開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。木箱從原地移動(dòng)以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)。由此可知:木箱與地板間的最大靜摩擦力Fmax=________;木箱所受的滑動(dòng)摩擦力F=________,木箱與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________。如果用20 N的水平推力推木箱,木箱所受的摩擦力是__________________。
[變式子題] (多選)重量為100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它從原地開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。木箱從原地移動(dòng)以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)。由此可知 ( )
A.木箱與地板間的最大靜摩擦力為35 N
B.木箱所受的滑動(dòng)摩擦力為30 N
C.木箱與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.35
D.木箱與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3
答案 ABD
解析 至少用35 N的水平推力才能使木箱運(yùn)動(dòng),說(shuō)明最大靜摩擦力為35 N;用30 N的水平推力就可以使木箱繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng),說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力為30 N;μ==0.3,所以A、B、D正確,C錯(cuò)誤。
三、摩擦力的突變
1.用臨界法分析摩擦力突變問(wèn)題
(1)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時(shí),一般隱藏著臨界問(wèn)題。有時(shí),有些臨界問(wèn)題中并不含上述常見(jiàn)的“臨界術(shù)語(yǔ)”,但審題時(shí)發(fā)現(xiàn)某個(gè)物理量在變化過(guò)程中會(huì)發(fā)生突變,則該物理量突變時(shí)物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。
(2)靜摩擦力是被動(dòng)力,其存在及大小、方向取決于物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),而且靜摩擦力存在最大值。存在靜摩擦的連接系統(tǒng),相對(duì)滑動(dòng)與相對(duì)靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。
(3)研究傳送帶問(wèn)題時(shí),物體和傳送帶的速度相等的時(shí)刻往往是摩擦力的大小、方向和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分界點(diǎn)。
2.分析摩擦力突變問(wèn)題的兩點(diǎn)注意
(1)如題干中無(wú)特殊說(shuō)明,一般認(rèn)為最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力。
(2)此類(lèi)問(wèn)題涉及的過(guò)程較為復(fù)雜,一般采用過(guò)程分析法,有時(shí)也可用特殊位置分析法解題。
3.常見(jiàn)分類(lèi)
如圖所示,把一重為G的物體用一水平方向的推力F=kt(k為恒量,t為時(shí)間)壓在豎直的足夠高的平整墻上,從t=0開(kāi)始物體所受的摩擦力f隨t變化的關(guān)系是下圖中的( )
解析 當(dāng)墻壁對(duì)物體的摩擦力f小于重力G時(shí),物體加速下滑;當(dāng)f增大到等于G時(shí)(即加速度為零,速度達(dá)到最大),物體繼續(xù)下滑;當(dāng)f>G時(shí),物體減速下滑。在上述過(guò)程中,物體受到的摩擦力都是滑動(dòng)摩擦力,其大小為f=μF=μkt,即f-t圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的斜向上的線段(不含上端點(diǎn))。當(dāng)物體減速到速度為零后,物體靜止,物體受到的滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力,由平衡條件知f=G,此時(shí)圖象為一條水平線,B正確。
答案 B
方法感悟
解決摩擦力突變問(wèn)題,首先要掌握好靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件,大小、方向的計(jì)算或判斷方法;其次要熟悉常見(jiàn)的突變情形、特點(diǎn)以及分析要點(diǎn)。
(多選)如圖甲所示,將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測(cè)力端通過(guò)輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連,滑塊放在較長(zhǎng)的小車(chē)上。傳感器與計(jì)算機(jī)相連接,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律。一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪,一端連接小車(chē),另一端系沙桶,整個(gè)裝置開(kāi)始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài),在滑塊與小車(chē)分離前,緩慢向沙桶里倒入細(xì)沙,力傳感器采集的F-t圖象如圖乙所示,則( )
A.2.5 s前小車(chē)慢慢滑動(dòng)
B.2.5 s后小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng)(假設(shè)細(xì)沙仍在加注中)
C.2.5 s前小車(chē)所受摩擦力不變
D.2.5 s后小車(chē)所受摩擦力不變
答案 BD
解析 由圖象可知,在F的變化階段,沙的質(zhì)量在由小變大,滑塊與小車(chē)之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),小車(chē)受到靜摩擦力,所以2.5 s前,小車(chē)、滑塊均靜止,A錯(cuò)誤;2.5 s后小車(chē)受恒定摩擦力,但是合外力增大,因此做變加速直線運(yùn)動(dòng),B正確;根據(jù)上述分析可知,2.5 s前滑塊受到靜摩擦力且大小在變化,2.5 s后受到滑動(dòng)摩擦力且大小和方向均不變,C錯(cuò)誤,D正確。
課后作業(yè)
[鞏固強(qiáng)化練]
1.下列關(guān)于重力的說(shuō)法中正確的是( )
A.物體只有靜止時(shí)才受重力作用
B.重力的方向總是指向地心
C.地面上的物體在赤道上受的重力最小
D.物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定等于物體的重力
答案 C
解析 重力與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤;重力的方向總是豎直向下,不一定指向地心,B錯(cuò)誤;由G=mg,在赤道上g最小,所以重力最小,C正確;只有靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)情況下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于物體的重力,D錯(cuò)誤。
2.(多選)關(guān)于彈力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反
B.輕繩中的彈力方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向
C.輕桿中的彈力方向一定沿著輕桿
D.在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力大小與彈簧的形變量成正比
答案 ABD
解析 輕桿中的彈力方向不一定沿桿,C錯(cuò)誤。
3.如圖所示,小車(chē)內(nèi)有一固定光滑斜面,一個(gè)小球通過(guò)細(xì)繩與車(chē)頂相連,細(xì)繩始終保持豎直,關(guān)于小球的受力情況,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.若小車(chē)靜止,繩對(duì)小球的拉力可能為零
B.若小車(chē)靜止,斜面對(duì)小球的支持力一定為零
C.若小車(chē)向右運(yùn)動(dòng),小球一定受兩個(gè)力的作用
D.若小車(chē)向右運(yùn)動(dòng),小球一定受三個(gè)力的作用
答案 B
解析 若小車(chē)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),因細(xì)繩始終保持豎直,小球受重力和繩子的拉力作用,斜面對(duì)小球的支持力為0,A、D錯(cuò)誤,B正確;若小車(chē)做變速運(yùn)動(dòng),小球可能受三個(gè)力的作用,C錯(cuò)誤。
4.在半球形光滑碗內(nèi)斜擱一根筷子,如圖所示,筷子與碗的接觸點(diǎn)分別為A、B,則碗對(duì)筷子A、B兩點(diǎn)處的作用力方向分別為( )
A.均豎直向上
B.均指向球心O
C.A點(diǎn)處指向球心O,B點(diǎn)處豎直向上
D.A點(diǎn)處指向球心O,B點(diǎn)處垂直于筷子斜向上
答案 D
解析 A點(diǎn)碗對(duì)筷子的彈力方向垂直過(guò)A點(diǎn)的切線,過(guò)圓心O。B點(diǎn)碗對(duì)筷子的彈力方向垂直筷子斜向左上方。故D正確。
5. (多選)如圖所示,一傾角為45的斜面固定于墻腳,為使一光滑的鐵球靜止于圖示位置,需加一水平力F,且F通過(guò)球心。下列說(shuō)法正確的是( )
A.球一定受墻水平向左的彈力
B.球可能受墻水平向左的彈力
C.球一定受斜面通過(guò)鐵球球心的彈力
D.球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力
答案 BC
解析 鐵球一定受到豎直向下的重力和水平向右的力F作用,若要平衡一定還會(huì)受到斜面通過(guò)鐵球球心的垂直斜面的彈力作用,彈力的豎直分量與重力平衡,水平分量如果恰好等于F,則墻對(duì)球沒(méi)有力的作用,水平分量如果小于F,則墻對(duì)球有水平向左的彈力,故A、D錯(cuò)誤,B、C正確。
6. (多選)物體b在力F作用下將物體a壓在光滑的豎直墻壁上,a始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示,當(dāng)F逐漸增大時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( )
A.a(chǎn)受的摩擦力有兩個(gè)
B.a(chǎn)與b間的最大靜摩擦力大小隨F的增大而增大
C.a(chǎn)受的摩擦力大小不隨F的增大而變化
D.b相對(duì)a的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向豎直向下
答案 BC
解析 對(duì)a進(jìn)行分析,由于墻壁光滑,故a受到的摩擦力只有b對(duì)a的摩擦力,A錯(cuò)誤;最大靜摩擦力與正壓力有關(guān),壓力越大,最大靜摩擦力越大,B正確;a受重力、b對(duì)a的壓力、墻壁對(duì)a的壓力、b對(duì)a的靜摩擦力而處于靜止?fàn)顟B(tài),豎直方向b對(duì)a的摩擦力等于a的重力,方向豎直向上,F(xiàn)增大,摩擦力大小不變,始終等于a的重力,C正確;a有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),b相對(duì)于a有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),D錯(cuò)誤。
7.如圖所示,有黑白兩條毛巾交替折疊地放在水平地面上,白毛巾的中部用細(xì)線與墻連接,黑毛巾的中部用細(xì)線拉住。設(shè)細(xì)線均水平,若每條毛巾的質(zhì)量均為m,毛巾之間及其與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,欲使黑白毛巾分離開(kāi),則將黑毛巾勻速拉出需施加的水平拉力F為( )
A.2μmg B.4μmg
C.5μmg D.2.5μmg
答案 C
解析 以黑毛巾為研究對(duì)象,其水平方向受力如圖所示:
其中f1=μmg,f2=μmg,f3=μmg,f4=2μmg,故F=f1+f2+f3+f4=5μmg,C正確。
[真題模擬練]
8.(2016江蘇高考)一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm,在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm,彈簧未超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為( )
A.40 m/N B.40 N/m
C.200 m/N D.200 N/m
答案 D
解析 根據(jù)胡克定律有F=kΔx,則k===200 N/m,選項(xiàng)D正確。
9. (2015山東高考)如圖,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),此時(shí)A恰好不滑動(dòng),B剛好不下滑。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 B恰好不下滑時(shí),設(shè)作用在B上的水平力為F,則有μ1F=mBg;A恰好不滑動(dòng),由A、B整體得,F(xiàn)=μ2(mAg+mBg),所以=,B正確。
10. (2018衡水二調(diào))裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出,如圖所示,則在勻加速拖出的過(guò)程中 ( )
A.材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小,摩擦力逐漸減小
B.材料與平臺(tái)之間的相對(duì)速度逐漸增大,摩擦力逐漸增大
C.平臺(tái)對(duì)材料的支持力逐漸減小,摩擦力逐漸減小
D.材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,支持力也不變,因而工人的拉力也不變
答案 D
解析 勻加速拖出材料的過(guò)程,只能持續(xù)到材料的重心離開(kāi)臺(tái)面的瞬間,故在勻加速拉動(dòng)過(guò)程中,材料的重心在臺(tái)面上,故材料對(duì)臺(tái)面的壓力不變,材料受到的支持力不變,故C錯(cuò)誤;而在拉動(dòng)過(guò)程中動(dòng)摩擦因數(shù)不變,由Ff=μFN可知摩擦力不變,故A、B錯(cuò)誤;因?yàn)槟Σ亮Σ蛔?,材料做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可知F-Ff=ma,因?yàn)榧铀俣炔蛔儯Σ亮Σ蛔儯怨と说睦Σ蛔?,故D正確。
11.(2018寧波聯(lián)考)如圖所示,A、B兩個(gè)物塊的重力分別是GA=3 N,GB=4 N,彈簧的重力不計(jì),整個(gè)裝置沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài),這時(shí)彈簧的彈力F=2 N,則天花板受到的拉力和地板受到的壓力,有可能是( )
A.3 N和4 N B.5 N和6 N
C.1 N和2 N D.5 N和2 N
答案 D
解析 當(dāng)彈簧由于被壓縮而產(chǎn)生2 N的彈力時(shí),由受力平衡及牛頓第三定律知識(shí):天花板受到的拉力為1 N,地板受到的壓力為6 N;當(dāng)彈簧由于被拉伸而產(chǎn)生2 N的彈力時(shí),可得天花板受到的拉力為5 N,地板受到的壓力為2 N,D正確。
12.(2018江西模擬)在豎直放置的平底圓筒內(nèi),放置兩個(gè)半徑相同的剛性球a和b,球a質(zhì)量大于球b。放置的方式有如圖甲和乙兩種。不計(jì)圓筒內(nèi)壁和球面之間的摩擦,對(duì)有關(guān)接觸面的彈力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.圖甲圓筒底受到的壓力大于圖乙圓筒底受到的壓力
B.圖甲中球a對(duì)圓筒側(cè)面的壓力小于圖乙中球b對(duì)側(cè)面的壓力
C.圖甲中球a對(duì)圓筒側(cè)面的壓力大于圖乙中球b對(duì)側(cè)面的壓力
D.圖甲中球a對(duì)圓筒側(cè)面的壓力等于圖乙中球b對(duì)側(cè)面的壓力
答案 B
解析 以a、b整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,受重力、圓筒底部和兩側(cè)壁的支持力,由平衡條件,圓筒底部對(duì)兩球的支持力等于兩球的重力,兩側(cè)壁對(duì)兩球的支持力相等。由牛頓第三定律知,甲、乙兩圖中圓筒底受到的壓力相等,A錯(cuò)誤;再以上面的球?yàn)檠芯繉?duì)象,受三個(gè)力作用,如圖所示,N筒=,由于ma>mb,所以B正確,C、D錯(cuò)誤。
13.(2018重慶一中檢測(cè))建筑裝修中,工人用質(zhì)量為m的磨石對(duì)傾角為θ的斜壁進(jìn)行打磨(如圖所示),當(dāng)對(duì)磨石施加豎直向上大小為F的推力時(shí),磨石恰好沿斜壁向上勻速運(yùn)動(dòng),已知磨石與斜壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則磨石受到的摩擦力大小是( )
A.(F-mg)cosθ B.(F-mg)sinθ
C.μ(F-mg)cosθ D.μ(F-mg)tanθ
答案 A
解析 磨石受重力mg、推力F、斜壁的彈力FN及摩擦力f作用而處于平衡狀態(tài),由圖可知,F(xiàn)一定大于重力mg;先將重力及向上的推力合成后,將二者的合力沿垂直于斜壁方向及平行于斜壁方向分解,則在沿斜壁方向上有f=(F-mg)cosθ,在垂直斜壁方向上有FN=(F-mg)sinθ,則f=μ(F-mg)sinθ,故A正確。
14. (2018西安聯(lián)考)如圖所示,A、B兩物體疊放在水平地面上,A物體質(zhì)量m=20 kg,B物體質(zhì)量M=30 kg。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,輕彈簧處于自然狀態(tài),其勁度系數(shù)為250 N/m,A與B之間、B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5。現(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)0.2 m時(shí),水平推力F的大小為(已知A、B之間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2)( )
A.350 N B.300 N
C.250 N D.200 N
答案 B
解析 假設(shè)A、B間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),則輕彈簧的壓縮量為x=0.2 m,此時(shí)輕彈簧的彈力大小為F=kx=50 N,而A與B間的最大靜摩擦力為FfA=μmg=100 N,所以A、B之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),它們之間的摩擦力為靜摩擦力,其大小為Ff1=50 N,B與地面間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,其大小為Ff2=μ(m+M)g=250 N,由B緩慢移動(dòng),可知推力的大小為F=Ff1+Ff2=300 N,故B正確。
15.(2018衡水檢測(cè))(多選)如圖甲所示,A、B兩個(gè)物體疊放在水平面上,B的上下表面均水平,A物體與一拉力傳感器相連接,連接拉力傳感器和物體A的細(xì)繩保持水平。從t=0時(shí)刻起,用一水平向右的力F=kt(k為常數(shù))作用在B的物體上,力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示,已知k、t1、t2,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。據(jù)此可求( )
A.A、B之間的最大靜摩擦力
B.水平面與B之間的滑動(dòng)摩擦力
C.A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μAB
D.B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
答案 AB
解析 由圖乙知t1時(shí)刻后傳感器才有示數(shù),即在t1時(shí)刻水平面對(duì)B達(dá)到最大靜摩擦力,水平面對(duì)B的最大靜摩擦力為Ffm=kt1,t1~t2內(nèi)傳感器示數(shù)逐漸增大,說(shuō)明B對(duì)A有向右的靜摩擦力,且逐漸增大,t2時(shí)刻后傳感器示數(shù)不變,A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),則FfAB=kt2-Ffm=k(t2-t1),A、B正確;由于A、B的質(zhì)量未知,則μAB和μ不能求出,C、D錯(cuò)誤。
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