3.2 摩擦力 基础题型精练 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2026-10-18
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内容正文:
人教版必修一 摩擦力基础题型精练
一.单项选择题(共16小题)
1.如图所示,A为粗糙长木板,在水平面上以速度v1向右运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右运动,下列判断正确的是( )
A.若是v1>v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
B.若是v1<v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
C.若是v1>v2,A受到了B所施加向右的滑动摩擦力
D.无论v1>v2还是v1<v2,B都受到了A向右的滑动摩擦力
2.我国新开辟的北极航道,将我国至欧洲的航程缩短近3500公里,被称作“冰上丝绸之路”。有一种破冰方式:坚固的破冰船滑上冰层借助自身重力破冰。在船头相对冰层向上滑动时,船头对冰层的作用力方向,可能正确的是( )
A.a B.b C.c D.d
3.打印机在正常工作的情况下,进纸系统每次只进一张纸。进纸系统的结构示意图如图所示,若图中有10张相同的纸,每张纸的质量为m,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,工作时搓纸轮对第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第2张纸与第3张纸之间的摩擦力为滑动摩擦力
B.第5张纸与第6张纸之间的摩擦力大小为μ2(F+mg)
C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力大小为μ1F
D.若μ1<μ2,只要F够大,则进纸系统仍能正常进纸
4.如图所示,质量为m的木块在质量为M的木板上滑行,木板与地面间动摩擦因数为μ1,木块与木板间的动摩擦因数为μ2,木板一直静止,重力加速度为g,那么木板受地面的摩擦力大小为( )
A.μ1Mg B.μ2mg C.μ1(m+M)g D.μ1Mg+μ2mg
5.如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力方向向左
B.B物体受到摩擦力沿传送带向下
C.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相同
D.B、C均受滑动摩擦力作用,方向与相对运动方向相反
6.如图所示,质量均为m的三本书叠放在水平桌面上,小甘同学用水平恒力F抽第2本书,结果第1、2本书被一起加速抽出,第3本书保持不动。假设书与书、书与桌面间的动摩擦因数均为μ,则抽书过程中,下列说法正确的是( )
A.第1本书受向左的摩擦力
B.第1、2本书间的摩擦力大小为
C.第2、3本书间的摩擦力大小为2μmg
D.桌面对第3本书的摩擦力大于第2、3本书间的摩擦力
7.如图所示,粗糙水平地面上有一半球体,质量为1kg的物块(可视为质点)静止放在半球体上,物块与半球体间的动摩擦因数为,物块和球心的连线与水平地面的夹角为60°。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A.地面对半球体的支持力是由半球体的形变产生的
B.地面对半球体的摩擦力方向水平向左
C.半球体对物块的支持力大小为5N
D.半球体对物块的摩擦力大小为7.5N
8.如图所示,物体的质量M=20kg,在μ=0.1的水平面上向左运动,在运动过程中它还受到一个水平向右大小为10N的力F。则物体受到的摩擦力是( )
A.10N,向右 B.10N,向左 C.20N,向右 D.20N,向左
9.如图所示,水平桌面上有一块薄纸板,薄纸板上放着一只水杯,某同学在桌边将纸板从水杯下向右拉出,水杯与纸板分离后继续在桌面上滑行,最终没有滑出桌面。若水杯、纸板、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则( )
A.水杯在纸板上滑动过程中,纸板上下表面所受到的摩擦力大小相等
B.水杯在纸板上滑动过程中,受到纸板的摩擦力的方向向右
C.纸板从水杯下拉出前后,水杯滑动过程中所受的摩擦力方向不变
D.若增大拉力,水杯在纸板上滑动过程中受到纸板的摩擦力将增大
10.如图甲所示,用水平力F将质量为0.4kg的物块压在竖直墙壁上静止不动,物块与墙面间的动摩擦因数为0.4。若力F随时间t变化的规律如图乙所示,取g=10m/s2,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列图像中,能正确反映物块所受墙的摩擦力大小f随时间t变化规律的是( )
A. B.
C. D.
11.一本质量为m的书平放在水平桌面上,将一张A4纸夹在书页间,如图所示。已知书与桌面间的动摩擦因数及A4纸与书页间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A4纸的质量忽略不计。现有一水平向右的力F作用于A4纸上,若要使书与A4纸一起运动,则A4纸上面书页的质量应至少大于( )
A. B. C. D.
12.如图所示,某同学将9本完全相同的书左右水平用力挤压,使这9本书竖直静止在空中。已知每本书重力大小为G,则第“6”本书受到第“7”本书的摩擦力大小和方向分别为( )
A.3G,竖直向下 B.1.5G,竖直向下 C.3G,竖直向上 D.1.5G,竖直向上
13.在初中物理课程中,我们曾学习过一个经典的实验——真空罩闹铃实验。如1图所示,将一个正在发声的闹铃放入真空罩内,然后使用真空泵不断抽出空气,在此过程中,我们会听到声音逐渐减弱。由于实验器材的局限性,我们无法完全抽成真空,因而无法完全听不到声音。然而,通过空气逐渐减少听到的声音也变小的现象,可以推理得出的结论是:真空不能传声。以下实验采用的思想方法与此实验相同的是( )
A.如图2甲,伽利略通过理想斜面实验得出,力是改变物体运动状态的原因
B.如图2乙,探究弹簧弹力与形变量的关系时,得出弹簧弹力与形变量成正比
C.如图2丙,测量纸带瞬时速度时,用DG间的平均速度表示E点的瞬时速度
D.如图2丁,通过平面镜观察桌面微小形变实验时,得出人对桌子施加了力的作用,桌子发生了形变
14.“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时,如图所示。用F=6N的水平拉力匀速拉动物体B时,物体A静止,弹簧测力计的示数为3.6N。下列说法中正确的是( )
A.B受到地面的摩擦力为6N,方向水平向右
B.A受到B的摩擦力为2.4N,方向水平向左
C.若增大拉动B的速度,弹簧测力计的示数会变大
D.由于A是静止的,所以A受到的摩擦力大小始终与弹簧测力计示数相等
15.打印机在正常工作时,进纸系统每次只能进一张纸。如图所示,纸盒中有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,纸张间的动摩擦因数均相同,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。搓纸轮逆时针转动带动第1张纸向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.第2张纸到第9张纸之间可能发生相对滑动
B.纸盒对第十张纸的摩擦力向左
C.第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左
D.第2张纸受到的合力不一定为零
16.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器,传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板,传感器记录的棉线拉力F随时间t变化的图线如图乙所示,根据乙图可说明( )
A.长木板在6.0s后保持匀速运动
B.图线能够反映施加给长木板力F的大小随时间的变化关系
C.物块的最大静摩擦力大小大于滑动摩擦力大小
D.只用图中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
二.解答题(共4小题)
17.用如图所示的装置探究摩擦力与正压力之间关系时,当以F=4N的拉力拉木板B向左匀速运动,木块A静止且轻质弹簧测力计读数为1N。假设木块A与木板B、木板B与桌面之间的动摩擦因数相等,求:
(1)A对B的摩擦力fAB大小是多少?
(2)地面对B的摩擦力f地B大小是多少?
(3)木块A与木板B的质量之比。
18.如图甲所示,小明同学先将弹簧竖直悬挂,而后在弹簧下端挂上重G=4N的钩码A,静止时弹簧的长度L1=25cm;再挂上一个完全相同的钩码B,静止时弹簧的长度L2=35cm。忽略弹簧自身的重力,且弹簧始终在弹性限度内,求:
(1)弹簧的劲度系数k;
(2)若用该弹簧拉着钩码A沿着水平地面匀速运动,如图乙所示,弹簧长度L3=21cm,钩码A与地面之间的动摩擦因数μ。
19.物块A、B质量均为m,它们与水平面之间的动摩擦因数分别为μ和2μ,拴接在A、B之间的轻弹簧的劲度系数为k0、原长为3L0,当轻弹簧被压缩了2L0时,系统静止于水平面上,如图所示。现用水平向右且逐渐增大的力拉B,使其沿水平面缓慢移动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,弹簧的形变始终在弹性限度内。求:
(1)系统静止于水平面上时,物块A对水平面的摩擦力。
(2)B刚要开始滑动时拉力的大小。
(3)从B开始移动到A刚要开始移动过程中,滑块B的位移。
20.如图所示,光滑桌面上三个物块a、b、c被两个轻质弹簧p、q连接,物块质量分别为ma=3kg,mb=5kg,mc=8kg,两轻质弹簧的劲度系数分别为kp=200N/m,kq=400N/m;开始时弹簧p处于原长,物块a、b、c均处于静止状态。现用力F缓慢向左拉动p弹簧,当q弹簧弹力大小FN=30N时,求此时p弹簧左端的位移大小。g取10m/s2。
人教版必修一 摩擦力基础题型精炼答案
一.选择题(共16小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
A
B
B
B
C
C
C
C
B
B
D
题号
12
13
14
15
16
答案
D
A
D
B
C
一.选择题(共16小题)
1.如图所示,A为粗糙长木板,在水平面上以速度v1向右运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右运动,下列判断正确的是( )
A.若是v1>v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
B.若是v1<v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
C.若是v1>v2,A受到了B所施加向右的滑动摩擦力
D.无论v1>v2还是v1<v2,B都受到了A向右的滑动摩擦力
【答案】A
解:AC.若v1>v2,B相对于A向左滑动,此时B受到A施加的滑动摩擦力向右;A相对于B向右滑动,A受到B施加的滑动摩擦力向左,故A正确,C错误;
BD.若v1<v2,B相对于A向右滑动,B受到A施加的滑动摩擦力向左,故BD错误。
故选:A。
2.我国新开辟的北极航道,将我国至欧洲的航程缩短近3500公里,被称作“冰上丝绸之路”。有一种破冰方式:坚固的破冰船滑上冰层借助自身重力破冰。在船头相对冰层向上滑动时,船头对冰层的作用力方向,可能正确的是( )
A.a B.b C.c D.d
【答案】B
解:破冰船的船头相对冰层向上滑动时,破冰船受到的摩擦力方向沿接触面方向斜向左下,则破冰船对冰层的摩擦力沿接触面斜向右上,同时破冰船和冰层之间存在垂直方向上的相互作用力弹力,破冰船对冰层的弹力垂直接触面向右下;破冰船对冰层的作用力由滑动摩擦力和作用力的合力,合力方向应在接触面的垂直方向靠右的区间,故ACD错误,B正确;
故选:B。
3.打印机在正常工作的情况下,进纸系统每次只进一张纸。进纸系统的结构示意图如图所示,若图中有10张相同的纸,每张纸的质量为m,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,工作时搓纸轮对第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第2张纸与第3张纸之间的摩擦力为滑动摩擦力
B.第5张纸与第6张纸之间的摩擦力大小为μ2(F+mg)
C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力大小为μ1F
D.若μ1<μ2,只要F够大,则进纸系统仍能正常进纸
【答案】B
解:打印机在正常工作的情况下,只有最上面的第1张纸被搓纸轮带向右运动,
第1张纸相对第2张纸发生滑动,二者之间为滑动摩擦力,其大小为f12=μ2(F+mg)
该摩擦力作为驱动力传入静止的纸堆。
第2~10张纸保持静止,
因第2~9张纸各自平衡(左右两侧摩擦力等大反向),此力沿纸堆逐层传递,
故任意相邻静止纸张之间、以及第10张纸与底部摩擦片之间的静摩擦力大小均为f=μ2(F+mg)
第i张纸与第i+1张纸之间能提供的最大静摩擦力为fimax=μ2(F+img)
要使第1张纸能被单独搓出,搓纸轮对第1张纸的驱动力必须大于第1、2张纸之间的阻力,即μ1F>μ2(F+mg)
可得(μ1﹣μ2)F>μ2mg
A、第2张纸与第3张纸均静止,是静摩擦力不是滑动摩擦力,故A错误;
BC、第5张纸与第6张纸之间的静摩擦力大小、第10张纸与摩擦片之间的静摩擦力大小均等于传递的驱动力,大小为μ2(F+mg),故B正确,C错误;
D、由条件(μ1﹣μ2)F>μ2mg,若μ1<μ2,则μ1﹣μ2<0,增大F只会使左边更小,打印机正常工作时条件不成立,进纸系统不能正常工作,故D错误。
故选:B。
4.如图所示,质量为m的木块在质量为M的木板上滑行,木板与地面间动摩擦因数为μ1,木块与木板间的动摩擦因数为μ2,木板一直静止,重力加速度为g,那么木板受地面的摩擦力大小为( )
A.μ1Mg B.μ2mg C.μ1(m+M)g D.μ1Mg+μ2mg
【答案】B
解:木块相对木板向右滑动,则木块受到向左的滑动摩擦力,大小为f1=μ2FN=μ2mg
木板相对于木块向左运动,则木板受到木块对木板的向右的滑动摩擦力,f1′=f1,同时木板受到地面对其向左的静摩擦力,根据共点力平衡条件,有f2=f1′=f1
所以f2=μ2mg,故B正确,ACD错误。
故选:B。
5.如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力方向向左
B.B物体受到摩擦力沿传送带向下
C.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相同
D.B、C均受滑动摩擦力作用,方向与相对运动方向相反
【答案】C
解:A、物体A在水平方向上做匀速直线运动,水平方向合力为零,不受摩擦力,故A错误;
B、B物体随传送带匀速运动,受力平衡,受到摩擦力沿传送带向上,大小为mgsinθ,故B错误;
C、C物体随传送带匀速运动,受力平衡,受到摩擦力沿传送带向上,大小为mgsinθ;即B、C受到的摩擦力大小相等,方向相同,故C正确;
D、B、C均受静摩擦力作用,方向与相对运动趋势的方向相反,故D错误。
故选:C。
6.如图所示,质量均为m的三本书叠放在水平桌面上,小甘同学用水平恒力F抽第2本书,结果第1、2本书被一起加速抽出,第3本书保持不动。假设书与书、书与桌面间的动摩擦因数均为μ,则抽书过程中,下列说法正确的是( )
A.第1本书受向左的摩擦力
B.第1、2本书间的摩擦力大小为
C.第2、3本书间的摩擦力大小为2μmg
D.桌面对第3本书的摩擦力大于第2、3本书间的摩擦力
【答案】C
解:A.第1、2本书被一起加速抽出,说明它们的加速度方向水平向右,对第1本书,其有向右的加速度原因是受到向右的静摩擦力,故A错误;
BC.对第1、2本书整体,第2、3本书间的滑动摩擦力大小为Ff=2μmg,由牛顿第二定律F﹣2μmg=2ma,解得,
对第1本书,由牛顿第二定律,故B错误,C正确;
D.第3本书保持不动,其水平方向受力平衡,即第2本书对第3本书的滑动摩擦力与桌面对其的静摩擦力平衡,故D错误。
故选:C。
7.如图所示,粗糙水平地面上有一半球体,质量为1kg的物块(可视为质点)静止放在半球体上,物块与半球体间的动摩擦因数为,物块和球心的连线与水平地面的夹角为60°。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A.地面对半球体的支持力是由半球体的形变产生的
B.地面对半球体的摩擦力方向水平向左
C.半球体对物块的支持力大小为5N
D.半球体对物块的摩擦力大小为7.5N
【答案】C
解:A、弹力是因为施力物体发生形变产生的,所以地面对半球体的支持力是由地面的形变产生的,故A错误;
B、把半球体和物块看成一个整体,该整体处于平衡状态,假如地面对半球体有摩擦,则找不到和此摩擦力平衡的力,故假设不成立,所以地面对半球体没有摩擦,故B错误;
CD、对物块受力分析,如下图所示
根据平衡条件可得半球体对物块的支持力大小为,半球对物块的摩擦力大小为f,故C正确,D错误。
故选:C。
8.如图所示,物体的质量M=20kg,在μ=0.1的水平面上向左运动,在运动过程中它还受到一个水平向右大小为10N的力F。则物体受到的摩擦力是( )
A.10N,向右 B.10N,向左 C.20N,向右 D.20N,向左
【答案】C
解:物体在水平面上向左运动,故物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,
大小为f=μN=μMg=20N,
方向与相对运动方向相反,即向右,
故C正确,ABD错误。
故选:C。
9.如图所示,水平桌面上有一块薄纸板,薄纸板上放着一只水杯,某同学在桌边将纸板从水杯下向右拉出,水杯与纸板分离后继续在桌面上滑行,最终没有滑出桌面。若水杯、纸板、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则( )
A.水杯在纸板上滑动过程中,纸板上下表面所受到的摩擦力大小相等
B.水杯在纸板上滑动过程中,受到纸板的摩擦力的方向向右
C.纸板从水杯下拉出前后,水杯滑动过程中所受的摩擦力方向不变
D.若增大拉力,水杯在纸板上滑动过程中受到纸板的摩擦力将增大
【答案】B
解:A、纸板上表面受到的弹力小于纸板下表面弹力,动摩擦因数相同,故板下表面受到的滑动摩擦力大于上表面受到的滑动摩擦力,故A错误;
B、向右拉动纸板时,水杯相对于纸板向左滑动,滑动摩擦力阻碍相对运动,因此纸板给水杯的摩擦力方向向右,故B正确;
C、纸板从水杯下拉出前,纸板对水杯的摩擦力方向向右,纸板从水杯下拉出后,桌面对水杯的摩擦力方向向左,所受的摩擦力方向发生变化,故C错误;
D、若增大拉力,水杯受到纸板的滑动摩擦力大小仍然为μmg不变,故D错误。
故选:B。
10.如图甲所示,用水平力F将质量为0.4kg的物块压在竖直墙壁上静止不动,物块与墙面间的动摩擦因数为0.4。若力F随时间t变化的规律如图乙所示,取g=10m/s2,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列图像中,能正确反映物块所受墙的摩擦力大小f随时间t变化规律的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
解:t=0时,物体受到的最大静摩擦力为:fm=μF=0.4×20N=8N,重力mg=0.4×10N=4N,故开始时,物体处于静止状态,受到静摩擦力作用。
当最大静摩擦力恰好等于重力时,μF'=mg,解得压力F'=10N,根据图像可知此时经过的时间为2s,分析可知,0~2s时间内,物体受到的静摩擦力大小为4N,2s~4s的时间内,物体受到滑动摩擦力逐渐减小,故B正确,ACD错误。
故选:B。
11.一本质量为m的书平放在水平桌面上,将一张A4纸夹在书页间,如图所示。已知书与桌面间的动摩擦因数及A4纸与书页间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A4纸的质量忽略不计。现有一水平向右的力F作用于A4纸上,若要使书与A4纸一起运动,则A4纸上面书页的质量应至少大于( )
A. B. C. D.
【答案】D
解:书本与桌面间最大静摩擦力f地=μmg,设A4纸上面书页的质量为m0,A4纸有上下两个摩擦接触面,则A4纸对书页能够提供的最大静摩擦力f=2μm0g,要使书与A4纸一起运动,需要满足2μm0g>μmg,解得,故D正确,ABC错误。
故选:D。
12.如图所示,某同学将9本完全相同的书左右水平用力挤压,使这9本书竖直静止在空中。已知每本书重力大小为G,则第“6”本书受到第“7”本书的摩擦力大小和方向分别为( )
A.3G,竖直向下 B.1.5G,竖直向下
C.3G,竖直向上 D.1.5G,竖直向上
【答案】D
解:根据题意分析可知,把9本书看作一个整体,这个整体在竖直方向上受到重力和两侧的静摩擦力。整体重力为9G,整体静止,处于平衡状态,两侧的静摩擦力大小相等,方向向上,且每侧静摩擦力大小。
前6本书的重力为6G,左侧受到大小为4.5G的向上的静摩擦力。设第6本书受到第7本书的静摩擦力大小为f67,方向向下。由于前6本书静止,处于平衡状态,根据受力平衡可知,前6本书在竖直方向上合力为零,即4.5G=6G+f67
解得f67=4.5G﹣6G=﹣1.5G,故摩擦力大小为1.5G,方向竖直向上,故D正确,ABC错误。
故选:D。
13.在初中物理课程中,我们曾学习过一个经典的实验——真空罩闹铃实验。如1图所示,将一个正在发声的闹铃放入真空罩内,然后使用真空泵不断抽出空气,在此过程中,我们会听到声音逐渐减弱。由于实验器材的局限性,我们无法完全抽成真空,因而无法完全听不到声音。然而,通过空气逐渐减少听到的声音也变小的现象,可以推理得出的结论是:真空不能传声。以下实验采用的思想方法与此实验相同的是( )
A.如图2甲,伽利略通过理想斜面实验得出,力是改变物体运动状态的原因
B.如图2乙,探究弹簧弹力与形变量的关系时,得出弹簧弹力与形变量成正比
C.如图2丙,测量纸带瞬时速度时,用DG间的平均速度表示E点的瞬时速度
D.如图2丁,通过平面镜观察桌面微小形变实验时,得出人对桌子施加了力的作用,桌子发生了形变
【答案】A
解:真空罩闹铃实验采用的是理想实验法(科学推理法),即在实验事实基础上,通过合理推理得出结论。
A.伽利略理想斜面实验,在实验事实基础上推理得出“力是改变物体运动状态的原因”,采用理想实验法,故A正确;
B.探究弹簧弹力与形变量的关系,是通过多次实验归纳得出结论,采用归纳法,故B错误;
C.用DG间的平均速度表示E点的瞬时速度,采用极限法,故C错误;
D.通过平面镜观察桌面微小形变,采用转换放大法,故D错误。
故选:A。
14.“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时,如图所示。用F=6N的水平拉力匀速拉动物体B时,物体A静止,弹簧测力计的示数为3.6N。下列说法中正确的是( )
A.B受到地面的摩擦力为6N,方向水平向右
B.A受到B的摩擦力为2.4N,方向水平向左
C.若增大拉动B的速度,弹簧测力计的示数会变大
D.由于A是静止的,所以A受到的摩擦力大小始终与弹簧测力计示数相等
【答案】D
解:B、物体A静止,处于静止状态,受到的合力为零,受到弹簧测力计的拉力和受到B的摩擦力是一对平衡力,所以A受到B的摩擦力的大小为3.6N,方向水平向左,故B错误;
A、水平拉力匀速拉动物体B时,B受到A、地面的摩擦力,由于物体间力的作用是相互的,A对B产生水平3.6N水平向右的摩擦力,故B受到地面的滑动摩擦力为
f=F﹣fA对B
代入数据解得f=2.4N
方向水平向右,故A错误;
C、AB之间的摩擦力为滑动摩擦力,与拉动B的速度无关,弹簧测力计的示数不变,故C错误;
D、由于A相对于地面是静止的,物体A静止,处于静止状态,受到的合力为零,根据二力平衡条件,A受到的摩擦力大小始终与弹簧测力计示数相等,故D正确。
故选:D。
15.打印机在正常工作时,进纸系统每次只能进一张纸。如图所示,纸盒中有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,纸张间的动摩擦因数均相同,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。搓纸轮逆时针转动带动第1张纸向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.第2张纸到第9张纸之间可能发生相对滑动
B.纸盒对第十张纸的摩擦力向左
C.第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左
D.第2张纸受到的合力不一定为零
【答案】B
解:C.搓纸轮逆时针转动,第1张纸相对搓纸轮向左运动,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,因此搓纸轮对第1张纸的摩擦力方向向右,故C错误;
AD.第1张纸相对第2张纸向右运动,对第2张纸的滑动摩擦力向右,大小为f1=μN1=μmg
第2张纸下方受到第3张纸的最大静摩擦力fmax=μN2=μ×2mg=2μmg>μmg
因此第2张纸保持静止,合力一定为零。
对任意第k张纸(2≤k≤9),上方受到的向右摩擦力最大为μmg,下方最大静摩擦力为μkmg>μmg
因此第2张到第9张纸都保持静止,不会发生相对滑动,故AD错误;
B.把第2张到第10张纸看成一个整体,整体受到第1张纸向右的摩擦力μmg,因此纸盒对第10张纸的摩擦力向左,大小等于μmg,故B正确。
故选:B。
16.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器,传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板,传感器记录的棉线拉力F随时间t变化的图线如图乙所示,根据乙图可说明( )
A.长木板在6.0s后保持匀速运动
B.图线能够反映施加给长木板力F的大小随时间的变化关系
C.物块的最大静摩擦力大小大于滑动摩擦力大小
D.只用图中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
【答案】C
解:物块始终处于静止状态,受力平衡,因此力传感器的拉力F与木板对物块的摩擦力f大小相等,即F=f
A.6.0s后拉力在小范围内波动,是因为物块与木板接触面的动摩擦因数有轻微的变化,故A错误;
B.力传感器测量的是物块受到的摩擦力,而施加给长木板的力是作用在木板上的外力,二者受力对象不同,不能直接反映木板受力大小,故B错误;
C.从图像可知,拉力的最大值(对应最大静摩擦力)约为10N,稳定后的拉力(对应滑动摩擦力)约为7N,说明最大静摩擦力大于滑动摩擦力,故C正确;
D.动摩擦因数,题目中没有给出物块的质量m,因此无法计算出动摩擦因数,故D错误。
故选:C。
二.解答题(共4小题)
17.用如图所示的装置探究摩擦力与正压力之间关系时,当以F=4N的拉力拉木板B向左匀速运动,木块A静止且轻质弹簧测力计读数为1N。假设木块A与木板B、木板B与桌面之间的动摩擦因数相等,求:
(1)A对B的摩擦力fAB大小是多少?
(2)地面对B的摩擦力f地B大小是多少?
(3)木块A与木板B的质量之比。
【答案】(1)A对B的摩擦力fAB大小是1N;
(2)地面对B的摩擦力f地B大小是3N;
(3)木块A与木板B的质量之比为1:2。
解:(1)对A受力分析,根据受力平衡可得:fAB=F′=1N;
(2)对B受力分析,根据受力平衡可得:F=fAB+f地,代入数据解得:f地=3N;
(3)AB间的摩擦力为:fAB=μmAg
B与地面之间的摩擦力为:f地=μ(mA+mB)g
代入数据解得:mA:mB=1:2
答:(1)A对B的摩擦力fAB大小是1N;
(2)地面对B的摩擦力f地B大小是3N;
(3)木块A与木板B的质量之比为1:2。
18.如图甲所示,小明同学先将弹簧竖直悬挂,而后在弹簧下端挂上重G=4N的钩码A,静止时弹簧的长度L1=25cm;再挂上一个完全相同的钩码B,静止时弹簧的长度L2=35cm。忽略弹簧自身的重力,且弹簧始终在弹性限度内,求:
(1)弹簧的劲度系数k;
(2)若用该弹簧拉着钩码A沿着水平地面匀速运动,如图乙所示,弹簧长度L3=21cm,钩码A与地面之间的动摩擦因数μ。
【答案】(1)弹簧的劲度系数k为40N/m;
(2)钩码A与地面之间的动摩擦因数μ为0.6。
解:(1)设弹簧的原长为L,图甲中第一种情况有G=k(L1﹣L)
第二种情况有2G=k(L2﹣L)
联立解得弹簧的劲度系数k=40N/m,L=15cm
(2)弹簧长度L3=21cm时,弹簧的弹力大小F=k(L3﹣L)
钩码匀速运动,有F=μFN
其中FN=G
所以钩码与地面之间的动摩擦因数μ=0.6
答:(1)弹簧的劲度系数k为40N/m;
(2)钩码A与地面之间的动摩擦因数μ为0.6。
19.物块A、B质量均为m,它们与水平面之间的动摩擦因数分别为μ和2μ,拴接在A、B之间的轻弹簧的劲度系数为k0、原长为3L0,当轻弹簧被压缩了2L0时,系统静止于水平面上,如图所示。现用水平向右且逐渐增大的力拉B,使其沿水平面缓慢移动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,弹簧的形变始终在弹性限度内。求:
(1)系统静止于水平面上时,物块A对水平面的摩擦力。
(2)B刚要开始滑动时拉力的大小。
(3)从B开始移动到A刚要开始移动过程中,滑块B的位移。
【答案】(1)系统静止于水平面上时,物块A对水平面的摩擦力大小为2k0L0,方向水平向左。
(2)B刚要开始滑动时拉力的大小为2μmg﹣2k0L0。
(3)从B开始移动到A刚要开始移动过程中,滑块B的位移为,方向水平向右。
解:(1)系统静止时,弹簧压缩量为2L0,弹簧弹力为F弹=k0•2L0
物块A静止,水平方向弹簧弹力与静摩擦力平衡,故A受的摩擦力(与A受到的摩擦力大小相等)
fA=F弹=2k0L0
故物块A对水平面的摩擦力大小2k0L0,方向水平向左。
(2)B的最大静摩擦力fBmax=2μmg
此时弹簧仍处于压缩状态(因A未动),压缩量仍为2L0,弹簧弹力
F弹′=2k0L0
由平衡条件
F+F弹′=fBmax
代入得F=2μmg﹣2k0L0
(3)当A刚要滑动时,A的最大静摩擦力
fAmax=μmg
此时弹簧弹力与A的最大静摩擦力平衡,设弹簧压缩量为x,则k0x=μmg
得
B开始滑动时,弹簧压缩量为2L0
A刚要滑动时,弹簧压缩量为
因B缓慢移动,弹簧压缩量的变化量等于B的位移,故B的位移
,方向水平向右。
答:(1)系统静止于水平面上时,物块A对水平面的摩擦力大小为2k0L0,方向水平向左。
(2)B刚要开始滑动时拉力的大小为2μmg﹣2k0L0。
(3)从B开始移动到A刚要开始移动过程中,滑块B的位移为,方向水平向右。
20.如图所示,光滑桌面上三个物块a、b、c被两个轻质弹簧p、q连接,物块质量分别为ma=3kg,mb=5kg,mc=8kg,两轻质弹簧的劲度系数分别为kp=200N/m,kq=400N/m;开始时弹簧p处于原长,物块a、b、c均处于静止状态。现用力F缓慢向左拉动p弹簧,当q弹簧弹力大小FN=30N时,求此时p弹簧左端的位移大小。g取10m/s2。
【答案】此时p弹簧左端的位移大小等于60cm或15cm。
解:对物块b,初始时q弹簧处于压缩状态,根据平衡条件可知Fq=mbg=5×10N=50N
根据胡克定律Fq=kqx0
解得q弹簧初始时的压缩量为x0=0.125m=12.5cm
末状态,对弹簧q,根据胡克定律可得FN=kqxq
解得弹簧q的形变量为xq=0.075m=7.5cm
①若末状态弹簧q处于伸长状态,根据平衡条件可知,此时弹簧p的弹力为Fp=FN+mbg,解得Fp=80N
对弹簧p,根据胡克定律可得Fp=kpxp
代入数据,解得xp=0.4m=40cm
则p弹簧左端的位移大小为x=xp+xq+x0,解得x=60cm
②若末状态弹簧q仍处于压缩状态,根据平衡条件可知,此时弹簧p的弹力为F′p=mbg﹣FN=20N
对弹簧p,根据胡克定律可得F′p=kpx′p
代入数据,解得x′p=0.1m=10cm
则p弹簧左端的位移大小为x=x′p+(x0﹣xq),解得x=15cm
答:此时p弹簧左端的位移大小等于60cm或15cm。
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