3.1 生活中常见的力(重难点专练)物理沪科版必修第一册
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内容正文:
3.1 生活中常见的力(题型突破)
题型01 重力
题型02 弹力
题型03 摩擦力
▌题型01 重力
1.力及力的表示方法
(1)力的定义:力是一个物体对另一个物体的作用,力不能离开物体而存在。
(2)力的三要素:大小、方向、作用点。
(3)力的示意图
在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段,并标出力的作用点表示物体在这个方向所受到的力。
2.重力和重心
(1)定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)方向:竖直向下。
(3)大小:G=mg,g是自由落体加速度,g与物体所处纬度和高度有关,在赤道处g最小,在两极处g最大。
(4)重心
①定义:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心。重心可以看作是物体所受重力的作用点。
②决定因素:a.物体的形状;
b.物体的质量分布。
③重心是物体各部分所受重力的等效作用点,可以应用二力平衡的知识,通过实验确定形状不规则物体的重心位置。
1.在图甲中木块的P点,用与水平方向成30°角的斜向右上方的150 N的力拉木块;在图乙中木块的Q点,用与竖直方向成60°角的斜向左上方的20 N的力推木块使木块静止在墙壁上;在图丙中电灯静止悬挂。
(1)作出甲、乙两图中所给力的图示;
(2)作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。
2.关于重力,以下说法正确的是( )
A.重力的方向总是垂直于接触面向下的
B.把处在空气中的物体浸入水中,物体所受重力变小
C.挂在绳上静止的物体,它受到的重力就是绳对它的拉力
D.同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
3.关于重力和重心,下列说法正确的是( )
A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,其大小与物体的运动状态有关
B.形状规则的物体,重心在其几何中心
C.重力的方向总是垂直向下的
D.物体的重心可能在物体上,也可能在物体外
4.如图所示,一个足球沿斜坡向下滚动,滚动过程中该足球的( )
A.重力在变化
B.重力方向与水平面垂直
C.重力方向与坡面垂直
D.若将足球抛出,足球在空中运动的过程中不受重力作用
5.在足球比赛中,专业的足球运动员能够巧妙地踢出“香蕉球”“落叶球”。如图所示,某运动员主罚任意球时踢出了快速旋转的“落叶球”。关于该足球,下列说法正确的是( )
A.足球的重心在足球的外皮上
B.在空中运动的过程中,足球的重心发生了变化
C.足球离开脚后不再受重力的作用
D.足球所受重力的方向始终竖直向下
6.如图,两辆车在以相同的速度做匀速直线运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,认为物体各部分所受重力集中于一点,即重心
B.重力的方向总是垂直向下
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布无关
D.物体只有重心受重力作用,其他部分不受重力作用
7.如图所示,公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶,桶可绕水平轴转动,水管口持续有水流出,过一段时间桶会翻转一次,决定桶能否翻转的主要因素是( )
A.水桶自身重力的大小
B.水管每秒出水量的大小
C.水流对桶撞击力的大小
D.水桶与水整体的重心高低
▌题型02 弹力
1.形变
(1)定义:物体在力的作用下形状或体积会发生改变,这种变化叫作形变。
(2)弹性形变:物体在发生形变后,如果撤去作用力能够恢复原状,这种形变叫作弹性形变。
2.弹力
(1)定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用。
(2)产生的条件:接触且发生弹性形变。
(3)三种弹力的方向
①放在地板上的物体,它对地板的压力以及地板对它的支持力的方向,都跟接触面是垂直的。
②绳子拉力的方向沿绳子指向绳子收缩的方向。
③弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。
3.弹力有无的判断方法
条件法
根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(如弹簧、橡皮条等)
假设法
可以假设将与物体接触的另一物体撤去,看物体还能否保持原来的状态。若能,则无弹力;若不能,则有弹力
状态法
因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力
8.(1)分别画出图中A所受弹力的示意图,各图中物体A均处于静止状态。
(2)分别作出下列杆AB受到的弹力。
(3)在①②图中物体A的接触面都是光滑的,③中杆为弹性杆,分别作出下列物体A受到的弹力。
9.下列对图中弹力有无的判断,正确的是( )
A.甲图中,小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,则车厢左壁对小球有弹力
B.乙图中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,则绳对小球有弹力
C.丙图中,小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则b绳对小球有拉力
D.丁图中,小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,倾斜面对球有弹力
10.如图为某款手机支架,我们研究它的构造时可以将它简化为斜面和挡板。当将手机静止放置在手机支架上时,下列说法正确的是( )
A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力
B.挡板对手机有支持力是因为手机发生了形变
C.手机对斜面的压力就是手机的重力
D.手机对挡板有压力是因为手机发生了形变
11.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )
A.放在地面上的物体受到的弹力的方向总是竖直向下
B.压力方向总是垂直于接触面并指向被压的物体
C.细绳对物体的拉力的方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向
D.弹力的方向总是与形变的方向一致
12.如图所示,一辆玩具汽车静止在模型桥面上,下列说法正确的是( )
A.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
B.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
C.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
D.桥面所受向下的弹力就是汽车的重力
13.下列图中各物体均处于静止状态,小球A所受弹力的情况正确的是( )
14.如图所示,AB为质量均匀分布的细杆,用细线OA吊在天花板上的O点,细杆的B端与水平地面相接触,杆倾斜且静止不动,以下说法正确的是( )
A.细线对杆的拉力方向竖直向上
B.地面对杆的支持力方向由B向A
C.地面对杆的支持力方向竖直向上
D.地面对杆的支持力方向沿BO向上
15.在半球形光滑碗内斜放一根筷子,如图所示,筷子与碗的接触点分别为A、B,则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为( )
A.均指向球心O
B.A点处指向球心O,B点处竖直向上
C.A点处平行于筷子向上,B点处垂直于筷子斜向上
D.A点处指向球心O,B点处垂直于筷子斜向上
16.如图所示,光滑球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
▌题型03 摩擦力
一、滑动摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。
2.产生条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力)。
(2)物体间的接触面粗糙。
(3)两物体间存在相对运动。
3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反。
4.大小
(1)滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。
(2)公式:Ff=μF压。
(3)动摩擦因数μ:它的值跟接触面的材料和粗糙程度有关,与接触面的大小无关。
5.滑动摩擦力大小的计算方法
1.公式法:根据公式Ff=μFN计算。
正压力FN是物体与接触面间的压力,不一定等于物体的重力,FN的大小根据物体的受力情况确定。
2.二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。
二、静摩擦力
1.定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力。
2.产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)。
(2)接触面粗糙。
(3)两物体间有相对运动的趋势。
3.方向:总是沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。
4.最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值Fmax,在数值上等于物体即将开始运动时的拉力,一般情况下,最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大。
5.静摩擦力大小的范围:0<F≤Fmax。
6.对摩擦力的理解要点
(1)滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,与接触面相切,作用在两物体的接触面上;静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反。要准确理解“相对”二字。
(2)摩擦力既可以充当阻力也可以充当动力,滑动摩擦力不一定是阻力。
(3)运动的物体也可能受静摩擦力,静止的物体也可能受滑动摩擦力。
17.(多选)下列关于滑动摩擦力的说法中正确的是( )
A.滑动摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比
B.滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小成正比
C.两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直
D.只有运动的物体才受到滑动摩擦力作用
18.关于μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ与滑动摩擦力Ff成正比,Ff越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与正压力FN成反比,FN越大,μ越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ的大小与两物体接触面的粗糙程度及材料有关
19.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,运动物体不会
C.静摩擦力方向总是会与物体的运动方向相反
D.物体受到的静摩擦力方向可能与其运动方向相同
20.如图所示,水平力F将物体P压在竖直墙上,物体P处于静止状态,则下列说法中正确的是( )
A.若增大F,则P所受摩擦力增大
B.若减小F,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力减小
C.若在P上放一物体,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力增大
D.若在P上放一物体,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力不变
21.(多选)如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N
C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
22.如图,一端固定的弹簧测力计拉住一块重力为G的物块,现用水平拉力F将放置在物块下的长木板拉出,物块保持静止,弹簧测力计的读数为FT,则下列关于物块与木板间的动摩擦因数μ的表达式正确的是( )
A.μ= B.μ=
C.μ= D.μ=
23.(多选)如图所示为皮带运输机的示意图,A为传送带上的货物,则( )
A.如果货物A随传送带一起向上匀速运动,A受到沿传送带向上的摩擦力
B.如果货物A随传送带一起向下匀速运动,A受到沿传送带向下的摩擦力
C.如果货物A和传送带都静止,A不受摩擦力
D.如果货物A和传送带都静止,A对传送带有沿传送带向下的摩擦力
24.所受重力为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。
由此可知:木箱与地板之间的最大静摩擦力Fmax= ;木箱所受的滑动摩擦力Ff= ;木箱与地板之间的动摩擦因数μ= ;如果用20 N的水平推力推这个静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为 。
25.质量为3 kg的木块放在水平地板上,用F=6 N且水平向右的拉力拉该木块时,木块恰能做匀速直线运动。翻转木块,木块以更大速度匀速运动,所需外力仍为6 N。(重力加速度g取10 m/s2)
(1)滑动摩擦力大小与接触面的面积 ,与速度大小 (均选填“有关”或“无关”)。
(2)求木块与地板间的动摩擦因数。
(3)若F的大小变为10 N,则木块受到的摩擦力是多大?滑动摩擦力的大小与外力F的大小有关吗?
(4)若在木块运动过程中撤去拉力,在木块继续向前滑行的过程中,木块受到的摩擦力是多大?
26.质量为3 kg的木块放在水平地板上,用F=6 N且水平向右的拉力拉该木块时,木块恰能做匀速直线运动(g取10 N/kg)。
(1)求木块与地板间的动摩擦因数;
(2)若在木块运动过程中将F的方向改为水平向左,则在木块向右运动过程中,受到的摩擦力是多大?方向如何?
(3)若F的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上,则此时应加一个多大的水平拉力,才能使该木块保持匀速直线运动状态。
27.水平地面上有一重为500 N的雪橇,已知雪橇与水平雪地之间的动摩擦因数为0.02,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若该雪橇受到一个水平向右、大小为8 N的拉力作用,求此时地面对雪橇的摩擦力;
(2)若雪橇载重300 N的货物在水平地面上做匀速直线运动,则应该给雪橇一个多大的水平拉力?
28.在我国东北寒冷的冬季,有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇,总质量为100 kg。在水平的雪地上,拉橇狗只需要在水平方向用20 N拉力就能够拉着雪橇匀速直线前进,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)钢制滑板与水平雪地之间的动摩擦因数;
(2)如果雪橇上再坐上一位20 kg的少年,拉橇狗需要在水平方向用多大拉力才能够拉着雪橇匀速直线前进?
29.如图所示,一质量为m=0.2 kg的物块静止在水平桌面上,其右端连接一原长为L0=12 cm的轻弹簧,已知物块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffmax=0.7 N。现在给轻弹簧一个水平向右、逐渐增大的拉力F,当弹簧的长度变为L1=15.5 cm时,物块恰好开始运动;当物块做匀速直线运动时,弹簧的长度保持L2=15 cm不变。若g取10 m/s2。求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)物块与地面间的滑动摩擦力大小;
(3)物块与地面间的动摩擦因数。
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3.1 生活中常见的力(题型突破)
题型01 重力
题型02 弹力
题型03 摩擦力
▌题型01 重力
1.力及力的表示方法
(1)力的定义:力是一个物体对另一个物体的作用,力不能离开物体而存在。
(2)力的三要素:大小、方向、作用点。
(3)力的示意图
在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段,并标出力的作用点表示物体在这个方向所受到的力。
2.重力和重心
(1)定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)方向:竖直向下。
(3)大小:G=mg,g是自由落体加速度,g与物体所处纬度和高度有关,在赤道处g最小,在两极处g最大。
(4)重心
①定义:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心。重心可以看作是物体所受重力的作用点。
②决定因素:a.物体的形状;
b.物体的质量分布。
③重心是物体各部分所受重力的等效作用点,可以应用二力平衡的知识,通过实验确定形状不规则物体的重心位置。
1.在图甲中木块的P点,用与水平方向成30°角的斜向右上方的150 N的力拉木块;在图乙中木块的Q点,用与竖直方向成60°角的斜向左上方的20 N的力推木块使木块静止在墙壁上;在图丙中电灯静止悬挂。
(1)作出甲、乙两图中所给力的图示;
(2)作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。
答案
2.关于重力,以下说法正确的是( )
A.重力的方向总是垂直于接触面向下的
B.把处在空气中的物体浸入水中,物体所受重力变小
C.挂在绳上静止的物体,它受到的重力就是绳对它的拉力
D.同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
答案 D
解析 重力的方向总是竖直向下的,但不一定是垂直于接触面向下的,比如在斜面上的物体所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的,A错误;重力G=mg,其大小只与物体质量、当地重力加速度g有关,与其他因素无关,B错误;绳子拉力的施力物体是绳子,重力的施力物体是地球,两者的施力物体不同,不是同一个力,C错误;由于重力加速度随着纬度的变化而变化,所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等,D正确。
3.关于重力和重心,下列说法正确的是( )
A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,其大小与物体的运动状态有关
B.形状规则的物体,重心在其几何中心
C.重力的方向总是垂直向下的
D.物体的重心可能在物体上,也可能在物体外
答案 D
解析 重力是由于地球的吸引而产生,但与物体运动状态无关,A项错误;形状规则且质量分布均匀的物体,重心才在其几何中心,B项错误;重力总是沿竖直向下的方向,C项错误;物体的重心可能在物体上,也可能在物体外,D项正确。
4.如图所示,一个足球沿斜坡向下滚动,滚动过程中该足球的( )
A.重力在变化
B.重力方向与水平面垂直
C.重力方向与坡面垂直
D.若将足球抛出,足球在空中运动的过程中不受重力作用
答案 B
解析 足球所受的重力大小与运动状态无关,在滚动过程中及在空中运动过程中足球的重力不会发生变化,A、D错误;物体所受重力的方向始终竖直向下,即与水平面垂直,B正确,C错误。
5.在足球比赛中,专业的足球运动员能够巧妙地踢出“香蕉球”“落叶球”。如图所示,某运动员主罚任意球时踢出了快速旋转的“落叶球”。关于该足球,下列说法正确的是( )
A.足球的重心在足球的外皮上
B.在空中运动的过程中,足球的重心发生了变化
C.足球离开脚后不再受重力的作用
D.足球所受重力的方向始终竖直向下
答案 D
解析 足球的重心在足球的几何中心,即足球的球心;在空中运动过程中,足球仍然受到重力的作用,重心的位置不发生变化;足球所受的重力方向始终竖直向下,故D正确,A、B、C错误。
6.如图,两辆车在以相同的速度做匀速直线运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,认为物体各部分所受重力集中于一点,即重心
B.重力的方向总是垂直向下
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布无关
D.物体只有重心受重力作用,其他部分不受重力作用
答案 A
解析 物体各部分都受重力作用,认为物体各部分所受重力集中于一点,即重心,选项A正确;重力的方向总是竖直向下,选项B错误;物体重心的位置与物体形状和质量分布有关,选项C错误;物体各部分都受重力作用,选项D错误。
7.如图所示,公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶,桶可绕水平轴转动,水管口持续有水流出,过一段时间桶会翻转一次,决定桶能否翻转的主要因素是( )
A.水桶自身重力的大小
B.水管每秒出水量的大小
C.水流对桶撞击力的大小
D.水桶与水整体的重心高低
答案 D
解析 水管口持续有水流出而且过一段时间桶会翻转一次,主要原因是桶内装的水到一定量之后,导致水桶与水整体的重心往上移动,竖直向下的重力作用线偏离中心转轴,导致水桶不能稳定平衡,发生翻转,故D正确。
▌题型02 弹力
1.形变
(1)定义:物体在力的作用下形状或体积会发生改变,这种变化叫作形变。
(2)弹性形变:物体在发生形变后,如果撤去作用力能够恢复原状,这种形变叫作弹性形变。
2.弹力
(1)定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用。
(2)产生的条件:接触且发生弹性形变。
(3)三种弹力的方向
①放在地板上的物体,它对地板的压力以及地板对它的支持力的方向,都跟接触面是垂直的。
②绳子拉力的方向沿绳子指向绳子收缩的方向。
③弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。
3.弹力有无的判断方法
条件法
根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(如弹簧、橡皮条等)
假设法
可以假设将与物体接触的另一物体撤去,看物体还能否保持原来的状态。若能,则无弹力;若不能,则有弹力
状态法
因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力
8.(1)分别画出图中A所受弹力的示意图,各图中物体A均处于静止状态。
(2)分别作出下列杆AB受到的弹力。
(3)在①②图中物体A的接触面都是光滑的,③中杆为弹性杆,分别作出下列物体A受到的弹力。
答案 (1)
(2)
(3)
9.下列对图中弹力有无的判断,正确的是( )
A.甲图中,小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,则车厢左壁对小球有弹力
B.乙图中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,则绳对小球有弹力
C.丙图中,小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则b绳对小球有拉力
D.丁图中,小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,倾斜面对球有弹力
答案 B
解析 甲图中,小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡,车厢左壁对小球无弹力,A错误;乙图中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,假设轻绳对小球没有弹力,去掉轻绳,小球会沿斜面下滑,假设不成立,即轻绳对小球有弹力,B正确;丙图中,小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则小球的重力和a绳的拉力平衡,故b绳对小球一定没有拉力,C错误;丁图中,小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡,倾斜面对小球一定无弹力,D错误。
10.如图为某款手机支架,我们研究它的构造时可以将它简化为斜面和挡板。当将手机静止放置在手机支架上时,下列说法正确的是( )
A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力
B.挡板对手机有支持力是因为手机发生了形变
C.手机对斜面的压力就是手机的重力
D.手机对挡板有压力是因为手机发生了形变
答案 D
解析 斜面对手机的支持力垂直于斜面向上,故A错误;挡板对手机有支持力是因为挡板发生了形变,故B错误;手机的重力是由地球的吸引而产生的,手机对斜面的压力是由手机发生形变产生的,与重力不是同一个力,故C错误;弹力的产生是由于相互接触的物体发生了弹性形变,所以手机对挡板有压力是因为手机发生了形变,故D正确。
11.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )
A.放在地面上的物体受到的弹力的方向总是竖直向下
B.压力方向总是垂直于接触面并指向被压的物体
C.细绳对物体的拉力的方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向
D.弹力的方向总是与形变的方向一致
答案 BC
解析 支持力和压力都是弹力,方向都垂直于接触面,支持力的方向指向被支持物体,压力的方向指向被压物体,选项A错误,B正确;绳的拉力也是弹力,总是沿着绳并指向绳收缩的方向,选项C正确;根据弹力产生的原因知,弹力的方向总是与发生形变的方向相反,选项D错误。
12.如图所示,一辆玩具汽车静止在模型桥面上,下列说法正确的是( )
A.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
B.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
C.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
D.桥面所受向下的弹力就是汽车的重力
答案 B
解析 汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变;桥面受向下的压力,是由于汽车发生形变,选项A、C错误,B正确;弹力和重力是不同性质的力,只能说桥面所受向下的弹力大小等于汽车的重力,选项D错误。
13.下列图中各物体均处于静止状态,小球A所受弹力的情况正确的是( )
答案 C
解析 A图中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态,根据二力平衡条件可知小球受到的弹力方向应竖直向上,故A错误;B图中因为右边的绳竖直,如果左边的绳有拉力,竖直的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,故B错误;C图中小球A受到竖直墙面的垂直于接触面向左的弹力,小球A还受到下方小球的弹力,方向垂直于过接触点的公切面,方向由下方小球的球心指向小球A的球心,故C正确;D图中小球A与球面接触处有弹力,且方向过接触点垂直于接触面,所以大半圆对小球的支持力应该是沿着过小球与圆弧接触点的半径的方向,且指向圆心,故D错误。
14.如图所示,AB为质量均匀分布的细杆,用细线OA吊在天花板上的O点,细杆的B端与水平地面相接触,杆倾斜且静止不动,以下说法正确的是( )
A.细线对杆的拉力方向竖直向上
B.地面对杆的支持力方向由B向A
C.地面对杆的支持力方向竖直向上
D.地面对杆的支持力方向沿BO向上
答案 C
解析 细线对杆的拉力方向沿AO方向,由A指向O点,A错误;地面对杆的支持力方向竖直向上,B、D错误,C正确。
15.在半球形光滑碗内斜放一根筷子,如图所示,筷子与碗的接触点分别为A、B,则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为( )
A.均指向球心O
B.A点处指向球心O,B点处竖直向上
C.A点处平行于筷子向上,B点处垂直于筷子斜向上
D.A点处指向球心O,B点处垂直于筷子斜向上
答案 D
解析 在A点处,当筷子滑动时,筷子与碗的接触点在碗的内表面(半球面)上滑动,所以在A点处的接触面是半球面在该点处的切面,弹力与切面垂直,即指向球心O。在B点处,当筷子滑动时,筷子与碗的接触点在筷子的下表面上滑动,所以在B点处的接触面与筷子平行,弹力垂直于筷子斜向上,故D正确,A、B、C错误。
16.如图所示,光滑球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
答案 C
解析 由于球A与挡板和斜面都接触且相互挤压,所以挡板和斜面都产生弹性形变,它们对球A都产生弹力,而且弹力的方向垂直于接触面。所以挡板对球A的弹力方向水平向右,斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上,故C正确。
▌题型03 摩擦力
一、滑动摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。
2.产生条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力)。
(2)物体间的接触面粗糙。
(3)两物体间存在相对运动。
3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反。
4.大小
(1)滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。
(2)公式:Ff=μF压。
(3)动摩擦因数μ:它的值跟接触面的材料和粗糙程度有关,与接触面的大小无关。
5.滑动摩擦力大小的计算方法
1.公式法:根据公式Ff=μFN计算。
正压力FN是物体与接触面间的压力,不一定等于物体的重力,FN的大小根据物体的受力情况确定。
2.二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。
二、静摩擦力
1.定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力。
2.产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)。
(2)接触面粗糙。
(3)两物体间有相对运动的趋势。
3.方向:总是沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。
4.最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值Fmax,在数值上等于物体即将开始运动时的拉力,一般情况下,最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大。
5.静摩擦力大小的范围:0<F≤Fmax。
6.对摩擦力的理解要点
(1)滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,与接触面相切,作用在两物体的接触面上;静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反。要准确理解“相对”二字。
(2)摩擦力既可以充当阻力也可以充当动力,滑动摩擦力不一定是阻力。
(3)运动的物体也可能受静摩擦力,静止的物体也可能受滑动摩擦力。
17.(多选)下列关于滑动摩擦力的说法中正确的是( )
A.滑动摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比
B.滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小成正比
C.两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直
D.只有运动的物体才受到滑动摩擦力作用
答案 AC
解析 滑动摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比,选项A正确;滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关,选项B错误;根据摩擦力产生的条件可知,两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直,选项C正确;静止的物体也可以受滑动摩擦力,如擦黑板时,黑板是静止的,但相对黑板擦是运动的,所以黑板受滑动摩擦力作用,选项D错误。
18.关于μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ与滑动摩擦力Ff成正比,Ff越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与正压力FN成反比,FN越大,μ越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ的大小与两物体接触面的粗糙程度及材料有关
答案 D
解析 动摩擦因数与两物体接触面的粗糙程度及材料有关,与正压力、接触面积及滑动摩擦力无关,选项A、B、C错误,D正确。
19.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,运动物体不会
C.静摩擦力方向总是会与物体的运动方向相反
D.物体受到的静摩擦力方向可能与其运动方向相同
答案 D
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,与物体本身的静止、运动无关,故B错误;静摩擦力方向总是会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。
20.如图所示,水平力F将物体P压在竖直墙上,物体P处于静止状态,则下列说法中正确的是( )
A.若增大F,则P所受摩擦力增大
B.若减小F,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力减小
C.若在P上放一物体,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力增大
D.若在P上放一物体,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力不变
答案 C
解析 物体P在竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,增大或减小F,静摩擦力始终等于重力,保持不变;在P上放一物体,由于静摩擦力等于总重力,所以摩擦力变大,故选C。
21.(多选)如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N
C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
答案 AD
解析 由题图乙知,木箱受的最大静摩擦力为Fmax=21 N,故A正确,B错误;当木箱运动后受的是滑动摩擦力,大小为Ff=μmg=20 N,解得μ=0.2,故C错误,D正确。
22.如图,一端固定的弹簧测力计拉住一块重力为G的物块,现用水平拉力F将放置在物块下的长木板拉出,物块保持静止,弹簧测力计的读数为FT,则下列关于物块与木板间的动摩擦因数μ的表达式正确的是( )
A.μ= B.μ=
C.μ= D.μ=
答案 A
解析 物块受力平衡,由力的平衡条件得,水平方向FT=Ff1,竖直方向FN=G,摩擦力Ff=μFN,解得μ=。故选A。
23.(多选)如图所示为皮带运输机的示意图,A为传送带上的货物,则( )
A.如果货物A随传送带一起向上匀速运动,A受到沿传送带向上的摩擦力
B.如果货物A随传送带一起向下匀速运动,A受到沿传送带向下的摩擦力
C.如果货物A和传送带都静止,A不受摩擦力
D.如果货物A和传送带都静止,A对传送带有沿传送带向下的摩擦力
答案 AD
解析 货物A与传送带保持相对静止,所以受静摩擦力,静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。如果货物A随传送带一起向上匀速运动,有相对于传送带向下滑动的趋势,那么A受到的摩擦力的方向沿传送带向上,如果货物A随传送带一起向下匀速运动,则A受到的静摩擦力方向沿传送带向上,故A项正确,B项错误;如果货物A和传送带都静止,A相对于传送带有向下的运动趋势,传送带相对于A有向上的运动趋势,则A给传送带的摩擦力方向沿传送带向下,故C项错误,D项正确。
24.所受重力为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。
由此可知:木箱与地板之间的最大静摩擦力Fmax= ;木箱所受的滑动摩擦力Ff= ;木箱与地板之间的动摩擦因数μ= ;如果用20 N的水平推力推这个静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为 。
答案 35 N 30 N 0.3 20 N
解析 使木箱恰好开始运动时摩擦力的最大值35 N即为最大静摩擦力;匀速直线运动的过程中滑动摩擦力等于水平推力,即为30 N;由Ff=μFN=μG可得动摩擦因数μ=0.3;用20 N的水平推力推木箱时木箱保持静止,由二力平衡可知此时的静摩擦力大小为20 N。
25.质量为3 kg的木块放在水平地板上,用F=6 N且水平向右的拉力拉该木块时,木块恰能做匀速直线运动。翻转木块,木块以更大速度匀速运动,所需外力仍为6 N。(重力加速度g取10 m/s2)
(1)滑动摩擦力大小与接触面的面积 ,与速度大小 (均选填“有关”或“无关”)。
(2)求木块与地板间的动摩擦因数。
(3)若F的大小变为10 N,则木块受到的摩擦力是多大?滑动摩擦力的大小与外力F的大小有关吗?
(4)若在木块运动过程中撤去拉力,在木块继续向前滑行的过程中,木块受到的摩擦力是多大?
答案 (1)无关 无关 (2)0.2 (3)6 N 无关 (4)6 N
解析 (1)滑动摩擦力大小与接触面的面积和速度大小均无关。
(2)木块做匀速直线运动,则滑动摩擦力大小
Ff1=F=6 N,
而Ff1=μFN=μmg,
故μ==0.2。
(3)Ff3=μFN=μmg=6 N,
滑动摩擦力大小与外力F大小无关。
(4)木块受到的仍为滑动摩擦力,
由Ff=μFN得Ff2=μmg=6 N。
26.质量为3 kg的木块放在水平地板上,用F=6 N且水平向右的拉力拉该木块时,木块恰能做匀速直线运动(g取10 N/kg)。
(1)求木块与地板间的动摩擦因数;
(2)若在木块运动过程中将F的方向改为水平向左,则在木块向右运动过程中,受到的摩擦力是多大?方向如何?
(3)若F的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上,则此时应加一个多大的水平拉力,才能使该木块保持匀速直线运动状态。
答案 (1)0.2 (2)6 N 水平向左 (3)4.8 N
解析 (1)木块做匀速直线运动,则滑动摩擦力
Ff1=F=6 N
而Ff1=μFN=μmg
故μ===0.2。
(2)Ff2=6 N,方向水平向左。
(3)此时木块和地板间的压力FN'=mg-F=24 N,Ff3=μFN'=4.8 N,则此时要保持木块做匀速直线运动,需满足水平拉力F'=Ff3=4.8 N。
27.水平地面上有一重为500 N的雪橇,已知雪橇与水平雪地之间的动摩擦因数为0.02,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若该雪橇受到一个水平向右、大小为8 N的拉力作用,求此时地面对雪橇的摩擦力;
(2)若雪橇载重300 N的货物在水平地面上做匀速直线运动,则应该给雪橇一个多大的水平拉力?
答案 (1)8 N,方向水平向左 (2)16 N
解析 (1)对雪橇受力分析如图甲所示,竖直方向雪橇所受的重力G1与支持力FN1为一对平衡力,即FN1=G1=500 N
雪橇所受最大静摩擦力Ffmax=μFN1=10 N
F为8 N时,F<Ffmax,则雪橇处于静止状态,受到的静摩擦力为Ff1=F=8 N,方向水平向左。
(2)若雪橇载重300 N的货物,受力分析如图乙所示,则竖直方向有
FN2=G1+G2=500 N+300 N=800 N
若要使该雪橇在水平面上做匀速直线运动,则根据二力平衡得F'=Ff2=μFN2
联立并代入数据可得F'=16 N,即需要给雪橇一个大小为16 N的拉力。
28.在我国东北寒冷的冬季,有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇,总质量为100 kg。在水平的雪地上,拉橇狗只需要在水平方向用20 N拉力就能够拉着雪橇匀速直线前进,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)钢制滑板与水平雪地之间的动摩擦因数;
(2)如果雪橇上再坐上一位20 kg的少年,拉橇狗需要在水平方向用多大拉力才能够拉着雪橇匀速直线前进?
答案 (1)0.02 (2)24 N
解析 (1)因为拉橇狗拉着雪橇在水平雪地上沿直线匀速滑行,根据二力平衡,雪橇受到的拉力和摩擦力大小相等,因此拉橇狗对雪橇水平方向的拉力大小F=Ff=μmg
钢制滑板与水平雪地之间的动摩擦因数μ==0.02
(2)拉橇狗拉着雪橇匀速直线前进,由二力平衡可知
F'=Ff'=μ(m+M)g=0.02×(100+20)×10 N=24 N。
29.如图所示,一质量为m=0.2 kg的物块静止在水平桌面上,其右端连接一原长为L0=12 cm的轻弹簧,已知物块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffmax=0.7 N。现在给轻弹簧一个水平向右、逐渐增大的拉力F,当弹簧的长度变为L1=15.5 cm时,物块恰好开始运动;当物块做匀速直线运动时,弹簧的长度保持L2=15 cm不变。若g取10 m/s2。求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)物块与地面间的滑动摩擦力大小;
(3)物块与地面间的动摩擦因数。
答案 (1)20 N/m (2)0.6 N (3)0.3
解析 (1)当L1=15.5 cm时,弹簧的伸长量为x1=L1-L0=3.5 cm=0.035 m
物块恰好开始运动有kx1=Ffmax
解得弹簧的劲度系数为k=20 N/m。
(2)当L2=15 cm时,弹簧的伸长量为x2=L2-L0=3 cm=0.03 m
物块做匀速直线运动,物块与地面间的滑动摩擦力大小为Ff=kx2=20×0.03 N=0.6 N。
(3)物块与地面间的滑动摩擦力大小为Ff=μFN
正压力大小为FN=mg
物块与地面间的动摩擦因数为μ==0.3。
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3.1 生活中常见的力(题型突破)
▌题型01 重力
1.答案
2.答案 D
解析 重力的方向总是竖直向下的,但不一定是垂直于接触面向下的,比如在斜面上的物体所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的,A错误;重力G=mg,其大小只与物体质量、当地重力加速度g有关,与其他因素无关,B错误;绳子拉力的施力物体是绳子,重力的施力物体是地球,两者的施力物体不同,不是同一个力,C错误;由于重力加速度随着纬度的变化而变化,所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等,D正确。
3.答案 D
解析 重力是由于地球的吸引而产生,但与物体运动状态无关,A项错误;形状规则且质量分布均匀的物体,重心才在其几何中心,B项错误;重力总是沿竖直向下的方向,C项错误;物体的重心可能在物体上,也可能在物体外,D项正确。
4.答案 B
解析 足球所受的重力大小与运动状态无关,在滚动过程中及在空中运动过程中足球的重力不会发生变化,A、D错误;物体所受重力的方向始终竖直向下,即与水平面垂直,B正确,C错误。
5.答案 D
解析 足球的重心在足球的几何中心,即足球的球心;在空中运动过程中,足球仍然受到重力的作用,重心的位置不发生变化;足球所受的重力方向始终竖直向下,故D正确,A、B、C错误。
6.答案 A
解析 物体各部分都受重力作用,认为物体各部分所受重力集中于一点,即重心,选项A正确;重力的方向总是竖直向下,选项B错误;物体重心的位置与物体形状和质量分布有关,选项C错误;物体各部分都受重力作用,选项D错误。
7.答案 D
解析 水管口持续有水流出而且过一段时间桶会翻转一次,主要原因是桶内装的水到一定量之后,导致水桶与水整体的重心往上移动,竖直向下的重力作用线偏离中心转轴,导致水桶不能稳定平衡,发生翻转,故D正确。
▌题型02 弹力
8.答案 (1)
(2)
(3)
9.答案 B
解析 甲图中,小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡,车厢左壁对小球无弹力,A错误;乙图中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,假设轻绳对小球没有弹力,去掉轻绳,小球会沿斜面下滑,假设不成立,即轻绳对小球有弹力,B正确;丙图中,小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则小球的重力和a绳的拉力平衡,故b绳对小球一定没有拉力,C错误;丁图中,小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡,倾斜面对小球一定无弹力,D错误。
10.答案 D
解析 斜面对手机的支持力垂直于斜面向上,故A错误;挡板对手机有支持力是因为挡板发生了形变,故B错误;手机的重力是由地球的吸引而产生的,手机对斜面的压力是由手机发生形变产生的,与重力不是同一个力,故C错误;弹力的产生是由于相互接触的物体发生了弹性形变,所以手机对挡板有压力是因为手机发生了形变,故D正确。
11.答案 BC
解析 支持力和压力都是弹力,方向都垂直于接触面,支持力的方向指向被支持物体,压力的方向指向被压物体,选项A错误,B正确;绳的拉力也是弹力,总是沿着绳并指向绳收缩的方向,选项C正确;根据弹力产生的原因知,弹力的方向总是与发生形变的方向相反,选项D错误。
12.答案 B
解析 汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变;桥面受向下的压力,是由于汽车发生形变,选项A、C错误,B正确;弹力和重力是不同性质的力,只能说桥面所受向下的弹力大小等于汽车的重力,选项D错误。
13.答案 C
解析 A图中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态,根据二力平衡条件可知小球受到的弹力方向应竖直向上,故A错误;B图中因为右边的绳竖直,如果左边的绳有拉力,竖直的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,故B错误;C图中小球A受到竖直墙面的垂直于接触面向左的弹力,小球A还受到下方小球的弹力,方向垂直于过接触点的公切面,方向由下方小球的球心指向小球A的球心,故C正确;D图中小球A与球面接触处有弹力,且方向过接触点垂直于接触面,所以大半圆对小球的支持力应该是沿着过小球与圆弧接触点的半径的方向,且指向圆心,故D错误。
14.答案 C
解析 细线对杆的拉力方向沿AO方向,由A指向O点,A错误;地面对杆的支持力方向竖直向上,B、D错误,C正确。
15.答案 D
解析 在A点处,当筷子滑动时,筷子与碗的接触点在碗的内表面(半球面)上滑动,所以在A点处的接触面是半球面在该点处的切面,弹力与切面垂直,即指向球心O。在B点处,当筷子滑动时,筷子与碗的接触点在筷子的下表面上滑动,所以在B点处的接触面与筷子平行,弹力垂直于筷子斜向上,故D正确,A、B、C错误。
16.答案 C
解析 由于球A与挡板和斜面都接触且相互挤压,所以挡板和斜面都产生弹性形变,它们对球A都产生弹力,而且弹力的方向垂直于接触面。所以挡板对球A的弹力方向水平向右,斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上,故C正确。
▌题型03 摩擦力
17.答案 AC
解析 滑动摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比,选项A正确;滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关,选项B错误;根据摩擦力产生的条件可知,两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直,选项C正确;静止的物体也可以受滑动摩擦力,如擦黑板时,黑板是静止的,但相对黑板擦是运动的,所以黑板受滑动摩擦力作用,选项D错误。
18.答案 D
解析 动摩擦因数与两物体接触面的粗糙程度及材料有关,与正压力、接触面积及滑动摩擦力无关,选项A、B、C错误,D正确。
19.答案 D
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,与物体本身的静止、运动无关,故B错误;静摩擦力方向总是会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。
20.答案 C
解析 物体P在竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,增大或减小F,静摩擦力始终等于重力,保持不变;在P上放一物体,由于静摩擦力等于总重力,所以摩擦力变大,故选C。
21.答案 AD
解析 由题图乙知,木箱受的最大静摩擦力为Fmax=21 N,故A正确,B错误;当木箱运动后受的是滑动摩擦力,大小为Ff=μmg=20 N,解得μ=0.2,故C错误,D正确。
22.答案 A
解析 物块受力平衡,由力的平衡条件得,水平方向FT=Ff1,竖直方向FN=G,摩擦力Ff=μFN,解得μ=。故选A。
23.答案 AD
解析 货物A与传送带保持相对静止,所以受静摩擦力,静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。如果货物A随传送带一起向上匀速运动,有相对于传送带向下滑动的趋势,那么A受到的摩擦力的方向沿传送带向上,如果货物A随传送带一起向下匀速运动,则A受到的静摩擦力方向沿传送带向上,故A项正确,B项错误;如果货物A和传送带都静止,A相对于传送带有向下的运动趋势,传送带相对于A有向上的运动趋势,则A给传送带的摩擦力方向沿传送带向下,故C项错误,D项正确。
24.答案 35 N 30 N 0.3 20 N
解析 使木箱恰好开始运动时摩擦力的最大值35 N即为最大静摩擦力;匀速直线运动的过程中滑动摩擦力等于水平推力,即为30 N;由Ff=μFN=μG可得动摩擦因数μ=0.3;用20 N的水平推力推木箱时木箱保持静止,由二力平衡可知此时的静摩擦力大小为20 N。
25.答案 (1)无关 无关 (2)0.2 (3)6 N 无关 (4)6 N
解析 (1)滑动摩擦力大小与接触面的面积和速度大小均无关。
(2)木块做匀速直线运动,则滑动摩擦力大小
Ff1=F=6 N,
而Ff1=μFN=μmg,
故μ==0.2。
(3)Ff3=μFN=μmg=6 N,
滑动摩擦力大小与外力F大小无关。
(4)木块受到的仍为滑动摩擦力,
由Ff=μFN得Ff2=μmg=6 N。
26.答案 (1)0.2 (2)6 N 水平向左 (3)4.8 N
解析 (1)木块做匀速直线运动,则滑动摩擦力
Ff1=F=6 N
而Ff1=μFN=μmg
故μ===0.2。
(2)Ff2=6 N,方向水平向左。
(3)此时木块和地板间的压力FN'=mg-F=24 N,Ff3=μFN'=4.8 N,则此时要保持木块做匀速直线运动,需满足水平拉力F'=Ff3=4.8 N。
27.答案 (1)8 N,方向水平向左 (2)16 N
解析 (1)对雪橇受力分析如图甲所示,竖直方向雪橇所受的重力G1与支持力FN1为一对平衡力,即FN1=G1=500 N
雪橇所受最大静摩擦力Ffmax=μFN1=10 N
F为8 N时,F<Ffmax,则雪橇处于静止状态,受到的静摩擦力为Ff1=F=8 N,方向水平向左。
(2)若雪橇载重300 N的货物,受力分析如图乙所示,则竖直方向有
FN2=G1+G2=500 N+300 N=800 N
若要使该雪橇在水平面上做匀速直线运动,则根据二力平衡得F'=Ff2=μFN2
联立并代入数据可得F'=16 N,即需要给雪橇一个大小为16 N的拉力。
28.答案 (1)0.02 (2)24 N
解析 (1)因为拉橇狗拉着雪橇在水平雪地上沿直线匀速滑行,根据二力平衡,雪橇受到的拉力和摩擦力大小相等,因此拉橇狗对雪橇水平方向的拉力大小F=Ff=μmg
钢制滑板与水平雪地之间的动摩擦因数μ==0.02
(2)拉橇狗拉着雪橇匀速直线前进,由二力平衡可知F'=Ff'=μ(m+M)g=0.02×(100+20)×10 N=24 N。
29.答案 (1)20 N/m (2)0.6 N (3)0.3
解析 (1)当L1=15.5 cm时,弹簧的伸长量为x1=L1-L0=3.5 cm=0.035 m
物块恰好开始运动有kx1=Ffmax
解得弹簧的劲度系数为k=20 N/m。
(2)当L2=15 cm时,弹簧的伸长量为x2=L2-L0=3 cm=0.03 m
物块做匀速直线运动,物块与地面间的滑动摩擦力大小为Ff=kx2=20×0.03 N=0.6 N。
(3)物块与地面间的滑动摩擦力大小为Ff=μFN
正压力大小为FN=mg
物块与地面间的动摩擦因数为μ==0.3。
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