1-2摩擦力 物体的受力分析

第一章第二课时一、选择题(共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分)1．用手握住一个油瓶(油瓶始终处于竖直方向，如图所示)下列说法中正确的是() A．当瓶中油的质量增大时，手握瓶的力必须增大B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大C．不论手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D．摩擦力等于油瓶与油的总重力【解析】因为油瓶处于平衡状态，故摩擦力与油和瓶的总重力大小相等，又因为是静摩擦力，根据其特点，大小与压力无关，故C、D正确，B错误．而最大摩擦力F f max与正压力有关．在压力一定的情况下，最大静摩擦力一定．若平衡时，静摩擦力未达到最大值，当适当增加油的质量时，若G≤F f max，不增加压力仍可平衡，A错．【答案】CD2．(2009·西城区模拟)如图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后()A．M静止在传送带上B．M可能沿斜面向上运动C．M受到的摩擦力不变D．M下滑的速度不变【解析】本题考查的知识点为滑动摩擦力，由M匀速下滑可知其处于平衡状态，受重力、摩擦力、支持力，传送带启动以后对M受力没有影响，自然也不会影响其运动状态，故C、D正确．【答案】CD3．如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和Q的两段绳都是水平的．已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计．若用一水平向右的力F拉P 使它做匀速运动，则F的大小为()A．4μmg B．3μmg C．2μmg D．μmg【解析】本题考查物体的受力分析及物体的平衡．因为P、Q都做匀速运动，因此可用整体法和隔离法求解．隔离Q进行分析，Q在水平方向受绳向左的拉力F T和向右的摩擦力F1＝μmg，因此F T＝μmg.对整体进行分析，整体受绳向左的拉力2F T，地面对整体的向左的摩擦力F2＝2μmg，向右的外力F，由平衡条件得：F＝2F T＋F2＝4μmg.【答案】 A4．(2009·高考北京卷)如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则()A．将滑块由静止释放，如果μ>tanθ，滑块将下滑B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ<tanθ，滑块将减速下滑C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是2mg sinθD．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是mg sinθ【解析】对滑块进行受力分析，将滑块由静止释放，如果μ>tanθ，则滑块在沿斜面向上受到的重力的分力G1＝mg sinθ，而滑块与斜面间的最大静摩擦力为f max＝μmg cosθ>tanθ·mg cosθ＝mg sinθ，故滑块不会向下滑动，A错误；给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ<tanθ，则滑块在沿斜面方向上受到的重力的分力G1＝mg sinθ，而滑块与斜面间的最大静摩擦力为f max＝μmg cosθ<tanθ·mg cosθ＝mg sinθ，故滑块所受合外力一定沿斜面向下，滑块将加速下滑，B错误；用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速运动，如果μ＝tanθ，则拉力F＝mg sinθ＋μmg cosθ＝2mg sinθ，故C选项正确；同理可知D错误．【答案】 C5．如右图所示，物体A置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述，正确的是()A．物体A随传送带一起向上运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下B．物体A随传送带一起向下运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下C．物体A随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力作用D．无论传送带向上或向下运动，传送带对物体A的作用力均相同【解析】由于物体A做匀速运动，故物体A受力平衡，所以无论传送带向上运动还是向下运动，传送带对物体A的作用力相同，均等于物体A的重力，故D对．【答案】 D6．木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、B之间轻弹簧被压缩了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B上，如图所示，力F作用后()A．木块A所受摩擦力大小是12.5NB．木块A所受摩擦力大小是11.5NC．木块B的受摩擦力大小是9ND．木块B所受摩擦力大小是7N【解析】未加F时，木块A在水平面内受弹簧的弹力F1及静摩擦力F A作用，且F1＝F A＝kx＝8N，木块B在水平面内受弹簧弹力F2和静摩擦力F B作用，且F2＝F B＝kx＝8N，在木块B上施加F＝1N的向右的拉力后，由于F2＋F<μG B，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小F B′＝F2＋F＝9N，木块A的受力情况不变．【答案】 C7．(2010·武昌区调研)物块M位于倾角为θ的斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态，如图所示，如果将外力F撤去，则物体受到的摩擦力与撤去F前比较()A．方向一定变化B．大小一定不变C．大小一定变大D．大小一定变小【解析】考查物体的平衡条件，利用受力分析法和正交分解法解答．有力F作用时摩擦力F f 大小等于G sin θ与F 的合力大小，并与合力方向相反．撤去F 后，物体在斜面上所受的摩擦力小于原来的摩擦力，物体仍保持静止，此时摩擦力大小等于G sin θ，方向沿斜面向上．故AD 正确．【答案】 AD8．(2009·北京西城区测试)如图所示，质量为M 的木板放在水平桌面上，一个质量为m 的物块置于木板上．木板与物块间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ.现用一水平恒力F 向右拉木板，使木板和物块共同向右做匀加速直线运动，物块与木板保持相对静止．已知重力加速度为g .下列说法正确的是 ( )A ．木板与物块间的摩擦力大小等于0B ．木板与桌面间的摩擦力大小等于FC ．木板与桌面间的摩擦力大小等于μMgD ．木板与桌面间的摩擦力大小等于μ(M ＋m )g【解析】 物块与木板保持相对静止，且做匀加速直线运动，则物块m 一定具有加速度，且加速度由物块与木板之间的静摩擦力提供，对整体由牛顿第二定律可知：F －μ(mg ＋Mg )＝(m ＋M )a ，对物块m 有：μmg ＝ma ，故D 正确．【答案】 D9．(2009·西安八校联考)用轻弹簧竖直悬挂质量为m 的物体，静止时弹簧伸长量为L .现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m 的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L .斜面倾角为30°，如图所示．则物体所受摩擦力 ( )A ．等于零B ．大小为12mg ，方向沿斜面向下 C ．大小为32mg ，方向沿斜面向上 D ．大小为mg ，方向沿斜面向上【解析】 轻弹簧竖直悬挂质量为m 的物体，伸长量为L ，可知：kL ＝mg ；弹簧拉住质量为2m 的物体时，伸长量也为L ，说明拉力大小仍是mg ；重力沿斜面向下的分力也是mg ，所以物体与斜面间无摩擦力作用，A 正确．【答案】 A10．(2010·石家庄质检)如图所示，斜面体M 放在粗糙的水平面上，将小物块m 在斜面体的粗糙斜面上自由释放，小物块加速下滑，此时，地面对斜面体M 的静摩擦力大小为f 1，若用一平行于斜面向下的力推小物体，使小物块下滑的加速度增大，此时，地面对斜面体的摩擦力大小为f 2，则下列判断正确的是 ( )A ．f 1为零，f 2方向向左B ．f 2>f 1，方向均向右C ．f 1＝f 2，方向均向右D ．无法确定f 1、f 2的大小和方向【解析】 不施加推力时，对斜面体和小物块整体由牛顿第二定律知水平方向小物块有向右的分加速度，斜面必定受到地面向右的摩擦力f 1，当施加推力时，由于小物块对斜面的摩擦力不变，对斜面的压力也不变，因此斜面受到地面施加的向右的摩擦力f 2必定等于f 1，C 正确．【答案】 C二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11．(2009·西安高三测试)如图所示，位于竖直侧面的物体A 的质量m A ＝0.2kg ，放在水平面上的物体B 的质量M B ＝1.0kg ，绳和滑轮间的摩擦均不计，且绳的OB 部分水平，OA 部分竖直，A 和B 恰好一起匀速运动．取g ＝10m/s 2，求：(1)物体B 与桌面间的动摩擦因数；(2)如果用水平力F 向左拉物体B ，使物体A 和B 做匀速运动需多大的拉力？【解析】 (1)因物体A 和B 恰好一起匀速运动，所以物体B 受到的水平绳的拉力F T 与滑动摩擦力F 1的大小相等，且等于物体A 的重力m A g .物体B 对桌面的压力F N 等于物体B 的重力m B g .所以有⎩⎪⎨⎪⎧ F 1＝μF N F N ＝m B gF T ＝F 1＝m A g 解得μ＝0.2.(2)如果用水平力F 向左拉物体B ，使物体A 和B 做匀速运动，此时水平绳的拉力F T 与滑动摩擦力F 1的大小均不变．根据物体B 水平方向受力平衡有F ＝F T ＋F 1＝2m A g ＝4N.【答案】 (1)0.2 (2)4N12．(2009·广东梅州月考)如图所示，在倾角为37°的固定斜面上静置一个质量为5kg 的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为0.8.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)物体所受的摩擦力；(2)若用原长为10cm ，劲度系数为3.1×103N/m 的弹簧沿斜面向上拉的物体，使之向上匀速运动，则弹簧的长度是多少？(g 取10m/s 2)【解析】 (1)物体静止在斜面上受力分析如图甲所示，则物体受到的静摩擦力F f ＝mg sin37°.代入数据得F f ＝5×10×sin37°N ＝30N ，摩擦力方向沿斜面向上．(2)当物体沿斜面向上被匀速拉动时，如图乙所示，设弹簧拉力为F ，伸长量为x ，则F＝kx .F ＝mg sin37°＋F 滑F 滑＝μmg cos37°弹簧最终长度l ＝l 0＋x由以上方程得l ＝12cm.【答案】 (1)30N 方向沿斜面向上 (2)12cm13．如图所示，板A 的质量为m ，滑块B 的质量为2m ，板A 用绳拴住，绳与斜面平行，滑块B 沿倾角为α的斜面在A 板的中间一段匀速下滑，若A 、B 之间以及B 与斜面间的动摩擦因数相同，求动摩擦因数μ.【解析】 取B 为研究对象，受力分析如图所示．由平衡条件得2mg sin α＝μN 1＋μN 2①对于A ，由平衡条件得N 2′＝N 2＝mg cos α②对于A 、B 整体，由平衡条件得N 1′＝N 1＝3mg cos α③由①②③得μ＝12tan α【答案】 12tan α。