内容正文:
第二章
相互作用
1
重力 弹力 摩擦力
第一讲
1
课前
2
逐点清(一) 重力与重心
CONTENTS
目录
4
逐点清(三) 摩擦力
5
课时跟踪检测
3
逐点清(二) 弹力
课 前
精要回顾
吸引
竖直
mg
形状
接触
弹性
相反
弹性形变
正比
kx
劲度系数
形变量
运动
运动趋势
μF压
相反
(1)自由下落的物体所受重力为零。 ( )
(2)重力的方向不一定指向地心。( )
(3)重心一定位于物体的几何中心。( )
微点判断
×
×
√
(4)(人教必修1 P80T1·选摘)判断下列说法的正误:
①因为物体本身就有重力,所以重力没有施力物体。( )
②重力的方向总是垂直于接触面向下的。( )
③放在水平桌面上的两个球,靠在一起但并不互相挤压,两球之间存在弹力。( )
④两物体间如果有相互作用的弹力,就一定存在摩擦力。( )
×
×
×
×
(5)(2024·浙江6月选考T2C)小猫蹬地跃起腾空追蝶时,小猫在空中受重力和弹力的作用。 ( )
(6)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定。( )
(7)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。( )
(8)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。( )
×
×
×
√
(9)增大两物体接触处的弹力,则两物体间的滑动摩擦力变大。 ( )
(10)两物体接触处的弹力增大时,接触面间的静摩擦力大小可能不变。( )
(11)受滑动摩擦力作用的物体可能处于静止状态。( )
(12)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力。( )
×
√
√
√
逐点清(一) 重力与重心
√
1.下列关于物体重力的说法中正确的是 ( )
A.重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点
B.某一物体在某处向上抛出后所受的重力较小,向下抛出后所受的重力较大
C.某一物体在同一位置运动时比静止时受到的重力大
D.地球上的物体只有运动时才受到重力
解析:重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点,故A正确;物体的重力为G=mg,即重力的大小除了与质量有关,还与该处的重力加速度有关;在同一位置,重力加速度一样,所以同一物体在同一位置所受重力是相同的,与物体是否运动、物体做什么样的运动无关,故B、C、D错误。
2.(2025·江苏模拟预测)帝企鹅是南极常见的一种动物,如图所示是一只处在南极极点的帝企鹅。如果把地球看成一个均匀的球体,关于此帝企鹅的重力,下列说法中正确的是 ( )
A.帝企鹅受到的重力的方向一定指向地心
B.帝企鹅受到的重力的方向一定偏离地心
C.帝企鹅对地面的压力就是其受到的重力
D.帝企鹅受到的重力小于地球对它的吸引力
√
解析:重力的方向竖直向下,由于把地球看成一个均匀的球体,则帝企鹅受到的重力的方向一定指向地心,故A正确,B错误;帝企鹅对地面的压力的受力物体是地球,帝企鹅的重力的受力物体是帝企鹅,压力与重力作用在不同物体上,因此帝企鹅对地面的压力不是其受到的重力,故C错误;由于帝企鹅处在南极极点,帝企鹅相对于地心处于静止状态,并没有随地球自转,则帝企鹅受到的重力等于地球对它的吸引力,故D错误。
3.如图所示,一个空杯子静止在水平桌面上,现往空杯中缓慢加水,直至水加满,则此过程中,杯连同杯中水的共同重心将 ( )
A.一直下降 B.一直上升
C.先上升后降低 D.先降低后上升
解析:空杯子的重心在杯子中心点偏下,往空杯中缓慢加水的过程中,重心位置先不断降低,随着水的不断增加,整个重心又要上升,故重心的位置先降低后上升,A、B、C错误,D正确。
√
4.(2025·浙江温州模拟预测)如图所示,光滑小球A左边靠着竖直墙壁B,右边靠着桌沿C,小球处于静止状态。则关于小球A的受力,下列说法正确的是 ( )
A.墙对A的作用力一定过A的重心
B.桌沿C对A的作用力一定过A的重心
C.A的重力一定过A的重心
D.A球的重心一定在球心
√
解析:墙对A的作用力和桌沿C对A的作用力都过球心,重心不一定在球心,故A、B、D错误;重心是重力的等效作用点,所以重力一定过A的重心,故C正确。
1.(链接T1)重力的大小与物体的运动方向和运动速度大小无关。
2.(链接T2)在南、北两极极点的物体所受重力方向一定指向地心,大小等于地球对它的吸引力。
3.(链接T3)重心的位置随物体质量分布的变化而变化。
4.(链接T4)物体受三个力处于平衡状态时,这三个力的作用线一定交于一点,但该点不一定为重心。
关键点拨(对应学生用书旁栏内容)
逐点清(二) 弹力
1.弹力有无的判断
必备知能
条件法 根据产生弹力的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断
假设法 假设两个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有的状态。若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力
状态法 根据物体的运动状态,由平衡条件或牛顿第二定律进行判断
2.弹力方向的确定
1.[弹力有无的判断]
(多选)如图所示,小球处于静止状态,各接触面光滑,则小球受到两个弹力的是( )
√
√
解析:A选项图中小球处于静止状态,重力和绳的弹力平衡,斜面与小球之间不可能产生弹力,否则小球不可能静止,故A选项图中小球只受一个弹力作用,故A错误;B选项图中水平面对小球有弹力作用, 由于F的作用,小球与斜面之间产生弹性形变,所以斜面和小球之间有弹力作用,故B选项图中小球受两个弹力作用,故B正确;C选项图中小球在绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于静止状态, 因此小球受两个弹力作用,故C正确;D选项图中竖直面对小球没有弹力作用,否则小球不可能处于静止状态,故D错误。
2.[弹力方向的判断]
下列图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况,其中正确的是( )
√
解析: A选项图中小球A只受重力和杆的弹力的作用,且处于静止状态,由二力平衡可得小球A受到的弹力方向应竖直向上,故A错误;B选项图中,因为右边的绳竖直向上,如果左边的绳有拉力,则竖直向上的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,故B错误;球与球接触处的弹力方向垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),且指向受力物体,故C正确;球与面接触处的弹力方向过接触点且垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),即D选项图中半圆对小球A的支持力FN2的方向应指向半圆的圆心,故D错误。
3.[胡克定律的应用]
(多选)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力大小F的关系图像,根据图像可以确定( )
A.弹簧的原长为10 cm
B.弹簧的劲度系数为200 N/m
C.弹簧伸长15 cm时,弹力大小为10 N
D.弹簧伸长15 cm时,弹力大小为30 N
√
√
√
解析:当弹力为0时,弹簧处于原长,则原长为10 cm,故A正确;当弹簧的长度为5 cm时,弹力大小为10 N,此时弹簧压缩量x=10 cm- 5 cm=5 cm=0.05 m,根据胡克定律F=kx,解得k= N/m=200 N/m,故B正确;当弹簧伸长量x'=15 cm=0.15 m时,根据胡克定律,解得F'=kx'=200×0.15 N=30 N,故C错误,D正确。
4.[应用平衡条件计算弹力大小]
如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重力为2 N的小球,小球处于静止状态,则弹性杆对小球的弹力( )
A.大小为2 N,方向平行于斜面向上
B.大小为1 N,方向平行于斜面向上
C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上
D.大小为2 N,方向竖直向上
√
解析:小球受重力和杆的弹力作用处于静止状态,由二力平衡条件可知,弹性杆对小球的弹力与小球的重力等大反向,即大小为2 N,方向竖直向上,故选D。
5.[应用牛顿第二定律计算弹力大小]
(多选)如图所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球。现使小车以加速度a向右做匀加速运动,下列说法正确的是( )
A.杆对小球的弹力竖直向上
B.杆对小球的弹力沿杆向上
C.杆对小球的弹力大小可能为
D.杆对小球的弹力大小为F=
√
√
解析:设杆对小球的弹力F在竖直方向的分力大小为Fy,在水平方向的分力大小为Fx,由牛顿第二定律可知,Fy=mg,Fx=ma,F=,当=tan θ时,即a=gtan θ时,杆对球的弹力沿杆向上,此时F=,综上所述,A、B错误,C、D正确。
1.(链接T1)弹力一定存在于小球与周围物体的接触处,但接触处不一定有弹力。
2.(链接T2)弹力的存在及方向不能与物体所处的状态相矛盾。
3.(链接T3)弹簧的弹力可由胡克定律F=kx计算,x为弹簧的形变量,x=|L-L0|,L为弹簧的长度,L0为弹簧的原长,弹簧处于原长时,弹力为零。
关键点拨(对应学生用书旁栏内容)
4.(链接T4)应用平衡条件求物体的弹力大小时,首先对物体受力分析,明确是二力平衡还是多力平衡,画出受力图。轻绳中的弹力方向一定沿绳指向绳收缩的方向,而轻杆中的弹力方向不一定沿杆。
5.(链接T5)非平衡体所受弹力的大小和方向与物体加速度的大小和方向有关。应用牛顿第二定律时,沿加速度的方向和垂直于加速度的方向列方程。
逐点清(三) 摩擦力
1.静摩擦力的有无及方向的三种判断方法
必备知能
假设法
状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的有无及方向。
转换法 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
2.静摩擦力的计算方法
(1)最大静摩擦力的计算:最大静摩擦力只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN。
(2)一般静摩擦力的计算:①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,利用力的平衡条件计算其大小;②物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析。例如,水平匀速转动的圆盘上的物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。
3.滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:F=μFN;注意FN是两物体间的正压力,不一定等于物体的重力。
(2)状态法:利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。
题点1 摩擦力的有无及方向判断
1.下列情境中,物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是( )
√
解析:物体静止在水平面上时,不受摩擦力,A错误;汽车停在斜坡上时,有沿斜坡向下滑动的趋势,则摩擦力方向沿斜坡向上,B正确;物体贴着竖直墙面自由下落时,物体与墙面间没有正压力,则没有摩擦力,C错误;瓶子被握在手中时,有下滑的趋势,则摩擦力方向向上,D错误。
2.(2025·山东淄博检测)如图所示,某大型
快递物流公司使用电动传输机进行货物运送。
现将一箱子放置在倾斜的传送带上,与传送带
一起斜向下匀速运动。若突然停电,传送带减
速直至停止的整个过程中箱子与传送带始终保持相对静止。下列说法正确的是 ( )
A.斜向下匀速运动时,箱子只受重力与支持力作用
B.斜向下匀速运动时,箱子受到的静摩擦力沿传送带向下
C.斜向下减速运动时,箱子受到的静摩擦力沿传送带向下
D.斜向下减速运动时,箱子受到的静摩擦力沿传送带向上
√
解析:斜向下匀速运动时,根据受力平衡条件可知,箱子受重力、支持力和沿传送带向上的静摩擦力作用,故A、B错误;斜向下减速运动时,箱子相对传送带有沿传送带向下滑动的趋势,则箱子所受的静摩擦力沿传送带向上,故C错误,D正确。
题点2 摩擦力的大小计算
3.(2024·广西高考)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则( )
A.Ff1<Ff2<Ff3 B.Ff1=Ff2<Ff3
C.Ff1=Ff3<Ff2 D.Ff1=Ff2=Ff3
√
解析:根据滑动摩擦力的公式f=μFN,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,对直木板的压力大小也相同,故摩擦力大小相同,即Ff1=Ff2=Ff3。故选D。
4.固定水平板的两端分别装有定滑轮A、B,物块P放在水平板上,两段细线分别绕过定滑轮连接在物块P上,两细线的另一端连接在质量为m的小球Q上。P、Q均处于静止状态,BQ段的细线竖直,重力加速度为g,则物块P受到水平板的摩擦力 ( )
A.为0 B.等于mg
C.小于mg D.大于mg
√
解析:BQ段的细线竖直,对小球Q受力分析,小球Q不受AQ段细线的拉力,所以AQ段细线没有拉力,即BQ段的细线的拉力等于mg,根据平衡条件,物块P受到水平板的摩擦力等于mg。故选B。
题点3 摩擦力的突变问题
5.如图所示,斜面固定在地面上,倾角为
θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。质量为
1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上
滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),假设滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相同,则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是(取初速度v0的方向为正方向,g=10 m/s2) ( )
√
解析:滑块在上升过程中受滑动摩擦力,由Ff1=μFN和FN=mgcos θ,代入数据联立解得Ff1=6.4 N,方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后,由于重力沿斜面向下的分力mgsin θ<μmgcos θ,滑块将静止,滑块受到的摩擦力突变为静摩擦力,由平衡条件得Ff2=mgsin θ,代入数据解得Ff2=6 N,方向沿斜面向上,故B正确。
1.计算摩擦力大小时的三点注意
(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解。
(2)公式Ff=μFN中FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力。
(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关。
关键点拨(对应学生用书旁栏内容)
2.摩擦力突变的两点提醒
(1)静摩擦力是被动力,其大小、方向的突变与所受外力的突变有关。
(2)物体间相对静止与相对滑动的状态发生突变时,常出现静摩擦力与滑动摩擦力间的突变。
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(说明:标★的题目为推荐讲评题目)
1.以下关于重心及重力的说法正确的是( )
A.一个物体放在水中称量时弹簧测力计的示数小于在空气中称量时弹簧测力计的示数,因此物体在水中的重力小于在空气中的重力
B.根据G=mg可知,两个物体相比较,质量较大的物体的重力一定较大
C.当物体放在水平面上时,重力方向垂直于水平面向下;当物体放在斜面上时,其重力方向垂直于斜面向下
D.物体的形状改变后,其重心位置往往改变
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解析:物体浸没于水中时,由于受到向上的浮力作用,弹簧测力计的拉力小于物体的重力,但物体的重力并不改变,故A错误;当两物体所处的地理位置不同时,由于g的大小不同,质量大的物体的重力不一定大,故B错误;重力的方向是竖直向下的,而不是垂直向下,故C错误;物体的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定,故D正确。
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2.(多选)足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是 ( )
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A.图甲中,静止在草地上的足球受到的弹力是由于足球发生了形变
B.图乙中,足球被踢出后飞行过程中受到重力和运动员对它弹力的作用
C.图丙中,足球入网时球网绳子中的弹力都沿绳子收缩方向
D.图丁中,运动员顶头球时头部受到的弹力是由于足球发生了形变
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解析:题图甲中,静止在草地上的足球受到的弹力是由于草地发生了形变,选项A错误;题图乙中,足球被踢出后飞行过程中受到重力和空气阻力的作用,选项B错误;题图丙中,足球入网时球网绳子中的弹力都沿绳子收缩方向,选项C正确;题图丁中,运动员顶头球时头部受到的弹力是由于足球发生了形变,选项D正确。
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3.底面光滑的物块ABC静止在光滑的水平面上,俯视图如图所示,图中MN垂直于物块的AB面。一小球沿PO方向投射到AB面上的O点,之后沿OQ方向反弹,则物块运动方向为 ( )
A.PO方向 B.MN方向
C.OQ的反方向 D.BC方向
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解析:物块对小球的作用力垂直于斜面沿NM方向,则小球对物块的作用力垂直于斜面沿MN方向,而水平面光滑无摩擦,所以物块运动方向沿MN方向,故选B。
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4.关于静摩擦力,下列说法正确的是 ( )
A.两个接触且相对静止的物体间一定有静摩擦力作用
B.只有静止的物体才会受到静摩擦力作用,运动的物体不会
C.静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
D.物体受到的静摩擦力的方向可能与其运动方向相同
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解析:两个接触且相对静止的光滑物体间没有静摩擦力,故A错误;静摩擦力产生在相对静止的物体之间,与物体本身是否静止无关,故B错误;静摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,可能会与物体的运动方向相反,也可能相同,故C错误,D正确。
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5.如图所示,甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯,此时两电梯均匀速向上运动,则 ( )
A.甲受到三个力的作用
B.甲对扶梯有摩擦力的作用
C.乙受到三个力的作用
D.乙受到的摩擦力方向沿斜面向下
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解析:甲处于匀速直线运动状态,受重力与竖直向上的支持力的作用,二力平衡,不受摩擦力的作用,甲对扶梯也没有摩擦力的作用,故A、B错误;乙处于匀速直线运动状态,受到重力G、斜面的支持力FN以及沿斜面向上的静摩擦力f三个力的作用,三力平衡,故C正确,D错误。
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6.(2024·山东高考)如图所示,国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于 ( )
A. B.
C. D.
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解析:根据题意可知机器人“天工”可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,对“天工”受力分析有mgsin 30°≤μmgcos 30°,可得μ≥tan 30°=,故选B。
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7.如图所示,甲、乙为两根完全相同的轻质弹簧,甲弹簧一端固定在天花板上,另一端悬挂一质量为mA的物块;乙弹簧一端固定在水平地面上,另一端连接一质量为mB的物块,两物块静止时,测得甲、乙两根弹簧的长度分别为l1和l2,已知重力加速度大小为g,两弹簧均在弹性限度内,则这两根弹簧的劲度系数为 ( )
A. B.
C. D.
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解析:设弹簧原长为l0,根据平衡条件得mAg=k(l1-l0),mBg=k(l0-l2),解得k=,故选B。
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8.(2025·浙江湖州调研)如图所示为一款家用免打孔单杠,安装非常方便,无需打孔,只要通过调节单杠两端的卡槽,增加卡槽与墙面的弹力就可以将单杠牢牢地固定在两竖直墙面之间,孩子可以在单杠上进行训练。以下说法正确的是 ( )
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A.只增大墙面的粗糙程度,墙面对单杠的摩擦力增大
B.只增大卡槽与墙面的弹力时,墙面对单杠的摩擦力增大
C.当孩子挂在单杠上静止时,墙面对单杠的摩擦力沿墙面向上
D.当孩子挂在单杠上,单杠没有沿墙面下滑,是因为墙面对单杠的摩擦力大于单杠和孩子的总重力
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解析:由平衡条件可知,墙面对单杠的摩擦力等于人和单杠的总重力,则只增大墙面的粗糙程度或只增大卡槽与墙面的弹力时,墙面对单杠的最大静摩擦力增大,但是墙面对单杠的摩擦力不变,选项A、B错误;当孩子挂在单杠上静止时,墙面对单杠的摩擦力与人和单杠的总重力等大反向,则墙面对单杠的摩擦力沿墙面向上,选项C正确;当孩子挂在单杠上,单杠没有沿墙面下滑,是因为墙面对单杠的最大静摩擦力大于单杠和孩子的总重力,而墙面对单杠的静摩擦力等于单杠和孩子的总重力,选项D错误。
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9.(2025·福建福州检测)某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器,力传感器与一质量为3.5 kg的物块用轻绳连接,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示。取重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是 ( )
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A.当长木板相对物块滑动后,必须向左做匀速直线运动
B.向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同
C.物块受到的滑动摩擦力大小约为10 N
D.物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2
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解析:分析可知开始时物块受到静摩擦力的作用,之后长木板与物块间发生相对滑动,此时物块受到滑动摩擦力的作用,滑动摩擦力的大小与长木板是否做匀速直线运动无关,A错误;当长木板相对物块滑动前,根据平衡条件可知拉力随时间的变化图线和题图乙中的曲线相同,但相对滑动后,拉力的大小与物块受到的摩擦力大小无关,B错误;根据题图乙可知,物块受到的最大静摩擦力约为10 N,滑动摩擦力约为7 N,C错误;根据滑动摩擦力公式有Ff=μFN,FN=mg,解得μ===0.2,D正确。
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10.(2024·陕西渭南开学考试)在建筑装修中,工人用一质量为m、与墙面间动摩擦因数为μ的磨石打磨竖直粗糙墙面,在与竖直面成θ角的推力F作用下,磨石以速度v向上做匀速直线运动,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.磨石受到的摩擦力大小为μFcos θ
B.若撤掉F,磨石会立刻向下运动
C.若撤掉F,磨石受到的摩擦力大小变为0
D.若仅略微减小θ角,磨石将做减速运动
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解析:磨石受到的摩擦力大小为f=μFN=μFsin θ,故A错误;若撤掉F,墙面对磨石的弹力变为0,磨石受到的摩擦力大小变为0,磨石只受重力的作用,做竖直上抛运动,故磨石先向上运动再向下运动,故B错误,C正确;磨石向上做匀速直线运动,根据平衡条件有Fcos θ -mg=f=μFsin θ,若仅略微减小θ角,cos θ增大,sin θ减小,则Fcos θ-mg-μFsin θ=ma>0,可知若仅略微减小θ角,磨石将做加速直线运动,故D错误。
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11.(2025·内蒙古通辽期末)三个木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用细线连接,如图所示,其中a、c质量均为2 kg,b质量为1 kg,a放在水平桌面上,与桌面间的动摩擦因数μ=0.5。开始时,弹簧p处于原长,轻绳恰好伸直,木块都处于静止状态。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止。该过程p弹簧的左端向左移动的距离是(轻弹簧和细线的质量都忽略不计,取g=10 m/s2) ( )
A.14 cm B.12 cm
C.10 cm D.8 cm
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解析:开始时弹簧q的压缩量为x1== m=2 cm,木块c刚好离开地面时弹簧q的伸长量为x2== m=4 cm,此时弹簧p的拉力F=μmag+(mb+mc)g=40 N,弹簧p的伸长量x3== m=8 cm,则该过程p弹簧的左端向左移动的距离是x=x1+x2+x3=14 cm,故选A。
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12.(2024·北京海淀三模)如图所示,木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20,夹在A、B之间的弹簧被压缩了1 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m ,系统置于水平地面上静止不动(可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。现用F=2 N的水平拉力作用在木块B上,此时木块A、B所受摩擦力分别记为fA和fB,弹簧弹力大小为F1,则 ( )
A.fA=10 N B.fA的方向水平向左
C.fB=6 N D.F1=6 N
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解析:未加F时,木块A、B受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力,弹簧弹力为F1=kx=400 N/m×0.01 m=4 N,木块B与地面间的最大静摩擦力fBm=μGB=0.20×60 N=12 N,木块A与地面间的最大静摩擦力fAm=μGA=0.20×50 N=10 N;施加F后,对木块B有F+F1<fBm,木块B仍然静止,所受摩擦力仍为静摩擦力,其大小fB=F+F1=2 N+4 N=6 N,方向水平向左,故C正确;因为A、B仍然静止,故弹簧弹力不变F1=4 N,故D错误;施加F之后,木块A仍然静止,所受摩擦力仍为静摩擦力,大小为fA=F1=4 N,方向水平向右,故A、B错误。
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13.(2025·湖南株洲模拟)(多选)某物体放在粗糙水平地面上,现用与水平方向夹角为30°的外力F推物体(甲图)、拉物体(乙图),则甲、乙图中地面对物体的摩擦力f甲、f乙大小关系可能为 ( )
A.f甲>f乙 B.f甲=f乙
C.f甲<f乙 D.无法比较
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解析:由题意可知,当外力F推物体、拉物体时,若物体都处于静止状态,则地面对物体的摩擦力是静摩擦力,由水平方向受力平衡可知,对甲图有f甲=Fcos 30°,对乙图有f乙=Fcos 30°,可得f甲=f乙。若物体都处于运动状态,设物体质量为m,地面与物体间的动摩擦因数为μ,对甲图有f甲=μ(mg+Fsin 30°),对乙图有f乙=μ(mg-Fsin 30°),可得f甲>f乙。若甲图静止、乙图运动,对甲图有f甲=Fcos 30°,若乙图做匀速直线运动,对乙图有f乙=Fcos 30°,则有f甲=f乙;若乙图做加速直线运动,对乙图有Fcos 30°>f乙,可知f甲>f乙。由以上分析可知A、B正确,C、D错误。
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14.飞机逃生滑梯是飞机安全设备之一,当飞机发生紧急迫降时,充气滑梯从舱门侧翼中释放,并在10秒内充气后与地面构成倾斜滑道(滑道可近似为平直滑道),保证乘客可以安全地撤离。某机组在一次安全测试中,让一名体验者静止在滑道上,然后改变滑道与水平面之间的夹角θ,发现当θ=30°和θ=45°时,该体验者所受的摩擦力大小恰好相等,则体验者与滑道之间的动摩擦因数为 ( )
A. B.
C. D.
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解析:当θ=30°和θ=45°时,体验者受到滑道的支持力不同,而所受的摩擦力大小恰好相等,说明θ=30°时体验者处于静止状态,静摩擦力和重力沿滑道向下的分力相等,即Ff=mgsin 30°,θ=45°时体验者沿滑道下滑,滑动摩擦力为Ff=μFN=μmgcos 45°,故mgsin 30°=μmgcos 45°,解得μ=,故B正确,A、C、D错误。
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