摘要:
**基本信息**
本同步练习围绕摩擦力分考点设计,通过基础概念辨析、情境应用分析到综合计算的梯度进阶,强化运动与相互作用观念及科学推理能力,适配新授课知识巩固需求。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础认知|滑动/静摩擦力的概念、公式及方向判断|以概念辨析题(如第1题)和简单平衡计算(如第2题)为主,夯实物理观念|
|情境应用|摩擦力调控的实际场景分析|结合生活情境(如第10题握油瓶、11题扫描机),培养科学思维与社会责任|
|综合计算|多过程摩擦力问题定量求解|通过多条件设问(如第12题4种情况),提升科学推理与问题解决能力|
内容正文:
第3节 摩擦力 同步作业
一、选择题:
考点一 滑动摩擦力
1.下列有关滑动摩擦力的说法中,正确的是( )
A.物体所受的滑动摩擦力与物体所受的重力成正比
B.滑动摩擦力总是与物体运动方向相反
C.滑动摩擦力总是阻力
D.在粗糙水平面上,滑动摩擦力随着其所受正压力的增大而增大
2.如图所示,一个质量为m的物体A,向其施加一个水平方向的力F,使A沿竖直墙壁匀速下滑。若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,那么A物体与墙面间的摩擦力为( )
A.Ff=μmg 向上 B.Ff=mg 向下
C.Ff=F 向下 D.Ff=μF 向上
3.在水平地面固定倾角为θ的斜面体,质量为m的物体在平行于底边、大小为F的水平力作用下静止于斜面上,如图所示。重力加速度大小为g。该物体受到的摩擦力大小为( )
A.F B.F+mg
C.F+mgsinθ D.
4.(多选)下列有关滑动摩擦力的说法中,正确的是( )
A.有压力一定有滑动摩擦力
B.有滑动摩擦力一定有压力
C.滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直
D.只有运动物体才受滑动摩擦力
考点二 静摩擦力
5.如图所示,用传送带向上传送货物,货物和传送带之间没有相对滑动,则货物受到的摩擦力是( )
A.静摩擦力,方向沿传送带向上
B.静摩擦力,方向沿传送带向下
C.滑动摩擦力,方向沿传送带向下
D.滑动摩擦力,方向沿传送带向上
6.在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动,则木块受到的摩擦力f随拉力变化的图像正确的是( )
A B C D
7.如图所示,三个相同的物体叠放在一起,当作用在B物体上的水平力F为2 N时,三个物体都静止,则物体A、B之间,B、C之间,C与地面之间的摩擦力大小分别为( )
A.0,0,0 B.0,1 N,1 N
C.0,2 N,2 N D.2 N,2 N,2 N
8.水平桌面上有一重为200 N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15 N、30 N、80 N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.15 N、30 N、40 N B.15 N、30 N、80 N
C.0、0、40 N D.40 N、40 N、40 N
9.如图所示,质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1 N的作用,g取10 m/s2,以水平向右为正方向,该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
考点三 摩擦力的调控
10.(多选)用手握住一个盛有一部分油的油瓶,油瓶始终静止处于竖直方向,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.瓶中油越多,手必须握得越紧
B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大
C.不管手握得多紧,油瓶受到的摩擦力总是一定的
D.摩擦力的大小等于油瓶与油的总重力的大小
11.学校所使用的答题卡扫描机如图所示,滚轮压紧答题卡后不断转动带动答题卡进入扫描机。假设每张答题卡质量均相等,滚轮与所接触的答题卡间始终无相对滑动,答题卡之间、答题卡与底板之间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在扫描第1张答题卡的过程中,下列说法正确的是( )
A.第1张答题卡受到滚轮的摩擦力方向与答题卡运动方向相反
B.第2张答题卡到最后一张答题卡都不可能相对底板发生滑动
C.第3张答题卡对第2张答题卡的摩擦力大于第1张答题卡对第2张答题卡的摩擦力
D.滚轮与答题卡间的动摩擦因数小于答题卡之间的动摩擦因数
二.计算题:(计算要有必要的文字说明和解题步骤,有数值的要注明单位)
12.如图所示,一个M=2 kg的物体放在与其动摩擦因数μ=0.2的粗糙水平面上,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0=0.1 kg的小桶相连。已知M的最大静摩擦力Fm=4.5 N,滑轮上的摩擦不计,g=10 N/kg,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小。
(1)只挂m0,处于静止状态时;
(2)只挂m0,但在M上再放一个M′=3 kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33 kg的砂子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5 kg的砂子时。
13.如图所示,用水平力F将一个木块压在竖直墙壁上,已知木块所受的重力G=6 N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25.问:
(1)当F=25 N时,木块没有动,木块受到的摩擦力为多大?
(2)当F增大为30 N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?
(3)当F=10 N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?
(4)当F=6 N时,木块受到的摩擦力又为多大?
14.如图所示,物体A重40 N,物体B重20 N,A与B、A与地面间的动摩擦因数相同,物体B用细绳系住。当水平力F为32 N时,才能将A匀速拉出,求接触面间的动摩擦因数。
参考答案:
1.答案: D【解析】滑动摩擦力与正压力成正比,而不是与重力成正比,所以A选项错误;滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反,所以B选项错误;滑动摩擦力既可以作为动力,也可以作为阻力,因此C选项错误;由滑动摩擦力的公式f=μN可知,正确选项为D.
2.答案: D【解析】由于物体匀速下滑,因此物体所受摩擦力的方向向上,在竖直方向上由二力平衡得Ff=mg。根据滑动摩擦力大小的计算公式有:Ff=μFN,FN=F,因此Ff=μF,所以A、B、C错误,D正确。
3.答案: D【解析】对物体受力分析可知,物体受重力、支持力、水平力F以及摩擦力的作用而处于平衡状态;将重力分解为垂直于斜面和沿斜面的两个分力,根据平衡条件可知,在沿斜面方向上,重力的分力mgsinθ与水平力F以及摩擦力的合力为零,则摩擦力大小等于水平力与重力沿斜面向下的分力的合力,由几何关系可知,该物体受到的摩擦力大小为,故D正确。
4.答案: BC【解析】产生滑动摩擦力的条件有三个:存在正压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动,缺一不可.由产生条件可知,A错误,B正确;滑动摩擦力方向与接触面相切,而压力垂直于接触面,所以滑动摩擦力方向跟接触面上的压力垂直,C正确;擦黑板时,黑板是静止的,但相对黑板擦是运动的,也受滑动摩擦力,所以关键是“相对运动”,故D错误.
5.答案: 【A解析】货物和传送带之间没有相对滑动,可认为货物向上做匀速运动,结合平衡条件知A正确.
6.答案: D【解析】当F=0时,桌面对木块没有摩擦力,f=0,当木块受到的水平拉力F较小时,木块仍保持静止,但有相对桌面运动的趋势,桌面对木块产生静摩擦力.随着水平拉力F不断增大,木块运动的趋势也逐渐增强,桌面对木块的静摩擦力也相应增大,直到水平拉力F足够大时,木块开始滑动,此时桌面对木块的静摩擦力达到最大值fmax,在这个过程中,由二力平衡条件可知,桌面对木块的静摩擦力f始终与拉力F等值反向.木块滑动后,桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力,它小于最大静摩擦力,并且在木块滑动的过程中N=G不变,所以滑动摩擦力保持不变.故选D.
7.答案: C【解析】由于A相对于B没有运动的趋势,所以A、B之间的摩擦力为0;B物体受力平衡,由二力平衡可知,B受到C给的2 N的水平向左的摩擦力的作用.因为B对C具有水平向右、大小为2 N的摩擦力,所以地面对C具有水平向左、大小为2 N的摩擦力.因此选项C正确.
8.答案: A【解析】因最大静摩擦力等于滑动摩擦力,故最大静摩擦力为:
Fm=μmg=0.2×200 N=40 N;当拉力为15 N 和30 N时,物体处于静止,摩擦力分别等于15 N、30 N;当拉力为80 N时,拉力大于最大静摩擦力,物体发生滑动,受到的为滑动摩擦力,大小为:f=μmg=0.2×200 N=40 N。故A正确,B、C、D错误。
9.答案: A【解析】物体从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速直线运动,受到的滑动摩擦力大小为|Ff|=μmg=0.2×1×10 N=2 N,方向水平向左,为负值。当物体的速度减为零时,物体所受的最大静摩擦力大小为
Ffm=μmg=2 N,因为F<Ffm,所以物体不能被拉动而处于静止状态,受到静摩擦力作用,其大小为|Ff|=F=1 N,方向水平向右,为正值。故A正确。
10.答案: ACD【解析】手握住油瓶,油瓶不掉落下来,表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶重力平衡,油瓶越重,它受到的静摩擦力越大,如果手握得不够紧,正压力不够大,最大静摩擦力小于油瓶与油的总重力,油瓶就会掉下来,手握得越紧,手与瓶间的压力越大,最大静摩擦力也越大,只要最大静摩擦力大于油瓶与油的总重力,油瓶受到的静摩擦力就与油瓶和油的总重力平衡,可见选项B错误,A、C、D正确。
11.答案:B【解析】由题意知,第1张答题卡在滚轮带动下才能进入扫描机,则第1张答题卡受到滚轮的摩擦力方向与答题卡运动方向相同,A错误;因为答题卡之间、答题卡与底板之间的接触面,越向下弹力越大,又动摩擦因数均相同,则越向下最大静摩擦力(或滑动摩擦力)越大,故分析可知,第2张答题卡到最后一张答题卡都不可能相对底板发生滑动,对第2张答题卡由平衡条件知,第3张答题卡对第2张答题卡的静摩擦力等于第1张答题卡对第2张答题卡的滑动摩擦力,B正确,C错误;设滚轮对第1张答题卡的压力大小为FN,第1张答题卡对第2张答题卡的压力大小为FN′,滚轮与答题卡间的动摩擦因数为μ1,答题卡间的动摩擦因数为μ2,分析知滚轮对第1张答题卡的静摩擦力f1大于第2张答题卡对第1张答题卡的最大静摩擦力f2,即f1>f2,又f1≤μ1FN,f2=μ2FN′,FN<FN′,联立可得μ1>μ2,D错误。
12.答案:(1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N
【解析】1)因为m0g=1 N<Fm,M处于静止状态,所以受静摩擦力作用,由二力平衡得Ff1=m0g=1 N;
(2)在M上再放一个M′=3 kg的物体,M仍静止,
故受静摩擦力Ff2=Ff1=m0g=1 N;
(3)因为(m0+m1)g=4.3 N<Fm,故M处于静止状态,
所受静摩擦力Ff3=(m0+m1)g=4.3 N;
(4)因为(m0+m2)g=6 N>Fm,故物体M运动,受到滑动摩擦力作用,
由公式知Ff4=μFN=μMg=4 N。
13.答案:(1)6 N (2)6 N (3)2.5 N (4)1.5 N
【解析】(1)对木块进行受力分析,木块没动,说明木块处于平衡状态,根据二力平衡知,木块受的静摩擦力一定和重力大小相等,方向相反,f1=6 N.
(2)当F增大为30 N时,木块与墙壁之间仍然是静摩擦力,这个力与重力相平衡,因此f2=6 N.
(3)当F=10 N时,木块沿墙面下滑,此时木块和墙面之间是滑动摩擦力,f3=μN=0.25×10 N=2.5 N.
(4)当F=6 N时,木块与墙壁之间仍是滑动摩擦力,
f4=μN=0.25×6 N=1.5 N.
14.答案:0.4
【解析】以物体A为研究对象进行受力分析,水平方向上除外力F外,它还受到物体B对它水平向左的滑动摩擦力fBA、地面对它水平向左的滑动摩擦力f地A,如图所示,
由平衡条件得F=fBA+f地A
其中fBA=μGB,f地A=μ(GA+GB)
联立以上三式解得μ=0.4。
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