5.如图所示,物体B叠放在物体A上,A、B的质量均为m,且上、下表面均与斜面平行,它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑,则()
A.A、B间没有静摩擦力
B.A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C.A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsinθ
D.A与B间的动摩擦因数μ=tanθ
〖学习笔记〗1.静摩擦力大小的计算:
(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来求解其大小。
(2)物体有加速度时,若只有摩擦力,则Ff=ma。
若除摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求摩擦力。
2.滑动摩擦力大小的计算:
(1)用公式Ff=μFN计算。
(2)结合研究对象运动状态(匀速运动或匀变速运动)利用平衡条件或牛顿运动定律求解。
(3)计算摩擦力时要注意:
①首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才有公式,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解;②公式Ff=μFN中的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。
重点3:
摩擦力的突变
1.木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了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,设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等,则力F作用后 ()
A.木块A所受摩擦力大小是8N B.木块A所受摩擦力大小是11.5N
C.木块B所受摩擦力大小是9N D.木块B所受摩擦力大小是7N
2.如图甲所示,A、B两个物体叠放在水平面上,B的上下表面均水平,A物体与一拉力传感器相连接,连接力传感器和物体A的细绳保持水平。
从t=0时刻起,用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在B的物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、t1、t2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
据此可求 ()
A.A、B之间的最大静摩擦力 B.水平面与B之间的滑动摩擦力
C.A、B之间的动摩擦因数μAB D.B与水平面间的动摩擦因数μ
3.物体A的质量为1kg,置于水平地面上,物体与地面的动摩擦因数为μ=0.2,从t=0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,则能反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象的是图中的(取向右为正方向,g=10m/s2) ()
〖学习笔记〗1.“静—静”突变:
物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
2.“静—动”突变:
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦。
3.“动—静”突变:
在摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将不再受滑动摩擦力作用,滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力。
【课后作业】
一、单项选择题
1.如图所示,人向右匀速推动水平桌面上的长木板,在木板翻离桌面以前,则 ()
A.木板露出桌面后,推力将逐渐减小
B.木板露出桌面后,木板对桌面的压力将减小
C.木板露出桌面后,桌面对木板的摩擦力将减小
D.推力、压力、摩擦力均不变
2.如图所示,两楔形物块A、B两部分靠在一起,接触面光滑,物块B放置在地面上,物块A上端用绳子拴在天花板上,绳子处于竖直伸直状态,A、B两物块均保持静止。
则 ()
A.绳子的拉力可能为零
B.地面受的压力大于物块B的重力
C.物块B与地面间不存在摩擦力
D.物块B受到地面的摩擦力水平向左
3.如图所示,《激情爬竿》在春晚受到观众的好评。
当杂技演员用双手握住固定在竖直方向的竿匀速攀上和匀速下滑时,他所受的摩擦力分别是Ff1和Ff2,那么 ()
A.Ff1向下,Ff2向上,且Ff1=Ff2
B.Ff1向下,Ff2向上,且Ff1>Ff2
C.Ff1向上,Ff2向上,且Ff1=Ff2
D.Ff1向上,Ff2向下,且Ff1=Ff2
4.如图所示,一质量为m的木板置于水平地面上,其上叠放一质量为m0的砖块,用水平力F将木板从砖下抽出,则该过程的木板受到地面的摩擦力为(已知m与地面间的动摩擦因数为μ1,m0与m间的动摩擦因数为μ2) ()
A.μ1mg B.μ1(m0+m)g
C.μ2mg D.μ2(m0+m)g
5.如图所示,物体静止于倾角为θ的斜面上,当斜面倾角θ变小些时,物体受力的变化情况是( )
A.可能不受静摩擦力作用
B.重力、支持力、静摩擦力均增大
C.重力不变,支持力增大,静摩擦力减小
D.重力不变,支持力、静摩擦力减小
6.如图所示,一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接,物块位于水平面上。
A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点,A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2。
物块与地面的最大静摩擦力为Ffm,则弹簧的劲度系数为 ()
A. B. C. D.
7.如图所示,建筑工人用恒力F推运料车在水平地面上匀速前进,F与水平方向成30°角,运料车和材料的总重为G,下列说法正确的是 ()
A.建筑工人受摩擦力方向水平向左
B.建筑工人受摩擦力大小为G
C.运料车受到地面的摩擦力水平向右
D.运料车对地面压力为+G
8.A、B、C三个物体通过细线与光滑的滑轮相连,处于静止状态,如下图中的话左图所示,C是一箱沙子,沙子和箱的重力都等于G,动滑轮的质量忽略不计。
现打开箱子下端开口,使沙子均匀流出,经过时间t0沙子流完,则下图中能够表示在此过程中桌面对物体B的摩擦力Ff随时间的变化关系的图象是 ()
C
A
B
9.如图所示,有一个重量为20N的小物体放在斜面上,斜面底边长AB=40cm,高BC=30cm,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.5,物体在一沿斜面向上的大小为F=20N的力作用下处于静止状态,现将力F顺时针转动至水平向右并保持不变,则此时物体与斜面之间的摩擦力大小为 ()
A.10N B.14N C.8N D.4N
10.如图所示,一斜面静止在水平地面上,位于斜面体上的物块M正沿斜面匀速下滑。
现施加一个如图所示的推力F,使得物体继续沿斜面下滑且斜面体仍保持静止状态。
则与F作用前相比,下列说法正确的是 ()
A.物块M所受摩擦力不变
B.地面对斜面体的静摩擦力不变
C.物块M所受摩擦力减小
D.地面对斜面体的静摩擦力增大
二、多项选择题
11.如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上向右滑行,木块同时受到向右的拉力F的作用,长木板处于静止状态。
已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,以下几种说法正确的是 ()
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
C.当F>μ2(m+M)g时,木板便会开始运动
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
12.某屋顶为半球形,一人在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图所示),他在向上爬的过程中()
A.屋顶对他的支持力不变
B.屋顶对他的支持力变大
C.屋顶对他的摩擦力不变
D.屋顶对他的摩擦力变小
13.如图所示,物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮。
A静止在倾角为45°的粗糙斜面上,B悬挂着。
已知质量mA=3mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°减小到30°,那么下列说法中正确的是( )
A.弹簧的弹力将减小
B.物体A对斜面的压力将增大
C.物体A受到的静摩擦力将减小
D.弹簧的弹力及A受到的静摩擦力都不变
14.如图所示,斜劈形物体的质量M,放在水平地面上,质量为m的粗糙物块以某一初速度沿斜劈的斜面向上滑,至速度为零后又加速返回,而斜劈始终保持静止,在物块m上、下滑动的过程中()
A.地面对斜劈M的摩擦力方向先向左后向右
B.地面对斜劈M的摩擦力方向没有改变
C.地面对斜劈M的支持力始终小于(M+m)g
D.物块m向上、向下滑动时加速度大小相同
参考答案:
【知识梳理】
1.相对运动趋势、粗糙、弹力、相对运动趋势、0、Fmax、相反
2.相对运动、粗糙、弹力、相对运动、μFN、相反
【基础训练】
1.
(1)×
(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√
2.D 压缩的弹簧对B有向左的弹力,B有向左运动的趋势,受到向右的摩擦力,选项A错误;A对B的摩擦力向右,由牛顿第三定律可知,B对A的摩擦力向左,选项B错误;对整体研究,根据平衡条件分析可知,地面对A没有摩擦力,选项C错误,D正确。
3.A 因注水过程中容器始终静止,故容器受到的合力始终为零,D错误;由平衡条件可得,墙对容器的静摩擦力Ff=m总g,随m总的增大而增大,A正确,B错误;只要m总g≤μF,不增大水平力F也可使容器静止不动,C错误。
4.C 三个物体滑动时都受到滑动摩擦力作用,而滑动摩擦力大小为Ff=μFN,由于乙物体被斜向下拉,故物体对地面的压力最大,因此摩擦力Ff乙最大,C正确。
【重点突破】
重点1:
静摩擦力的有无及方向的判断
1.D 无论传送带向上还是向下运动,物体A随传送带匀速运动处于平衡状态,在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下的运动趋势,传送带对物体有沿斜面向上的静摩擦力,根据平衡条件可得Ff=mgsinθ,所以D正确。
2.C 若有mAg=mBgsinθ,则物体B不受斜面C对它的摩擦力,A错误;以B、C整体为研究对象,受力如图所示,由平衡条件可知,FfC=FTcosθ,B错误,C正确;若将细绳剪断,B静止在斜面上,则FT=0,FfC=0,D错误。
重点2:
摩擦力大小的计算
1.ACD;假设小车对人的静摩擦力方向向右,先对整体分析受力有2F=(m0+m)a,再隔离出人,对人分析受力有F-Ff=ma,解得Ff=F,若m0>m,则和假设的情况相同,D正确;若m0=m,则静摩擦力为零,A正确;若m02.B 小木块在长木板上滑行时受到的摩擦力为μ2m1g,同时小木块对长木块亦有相同大小的摩擦力,由于木板始终处于静止状态,说明地面对木板的摩擦力(静摩擦力)应与木板给木板的摩擦力相平衡,故B正确。
3.AC 小物体受水平推力F、重力mg、支持力的作用,当Fcosθ=mgsinθ时,摩擦力为零,当Fcosθ≠mgsinθ时,小物体还受沿斜面向上或向下的摩擦力作用,故A正确;木块与小物体间的弹力不可能为零,B错误;对小物体和梯形木块组成的整体受力分析,由力的平衡,可求出地面与梯形木块之间的摩擦力大小为F,地面对梯形木块的支持力等于(m+M)g,故C正确,D错误。
4.C 由F=μFN知F的大小只与μ和FN有关,与物体的运动状态无关,故C正确。
5.BC A、B以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑,A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsinθ,C正确;A对B的摩擦力等于B的重力沿斜面方向的分力,A错误,C正确;由牛顿第三定律,A受到B的静摩擦力方向沿斜面向下,B错误;A与B间的摩擦力是静摩擦力,不能确定A、B之间的动摩擦因数,D错误。
重点3:
摩擦力的突变
1.AC;未加F时,木块A在水平方向上受弹簧的弹力F1及静摩擦力FA作用,且FA=F1=kx=8N,木块B在水平方向上受弹簧弹力F2和静摩擦力FB作用,且FB=F2=kx=8N,在木块B上施加F=1N的向右的拉力后,由于F2+F<μGB,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,A、C对。
2.AB;当B被拉动后,力传感器才有示数,地面对B的最大静摩擦力为Ffm=kt1,A、B相对滑动后,力传感器的示数保持不变,则FfAB=kt2-Ffm=k(t2-t1),A、B正确;由于A、B的质量未知,则μAB和μ不能求出,C、D错误。
3.A;开始时,滑动摩擦力方向与速度方向相反,即水平向左,大小为Ff=μmg=2N;当物体的速度减到零时,由于物体受到向左的恒力F=1N的作用,所以物体将受到向右的静摩擦力,大小等于1N,选项A正确。
【课后作业】
1.D 在木板翻离桌面以前,由其竖直方向受力分析可知,桌面对木板的支持力等于重力,所以木板所受到的摩擦力不变,又因为长木板向右匀速运动,所以推力等于摩擦力,不变,综上所述,选项D正确。
2.C 由于A物体保持静止,所以A物体只受绳的拉力和重力,绳子的拉力等于A的重力,A错误;地面受到的压力等于B的重力,B错误;由于B物体与A物体间没有相互作用力且静止,所以B物体只受竖直方向的重力和地面对B的支持力,水平方向不存在摩擦力,C正确,D错误。
3.C 匀速攀上时,其重力与静摩擦力平衡,由平衡条件可知Ff1=G,方向竖直向上,匀速下滑时,其重力与滑动摩擦力平衡,则Ff2=G,方向竖直向上,所以Ff1=Ff2。
故选项A、B、D错误,C正确。
4.B 滑动摩擦力的计算公式Ff=μFN,题中水平地面所受压力的大小为(m0+m)g,动摩擦因数为μ1,所以其滑动摩擦力大小为μ1(m0+m)g,故B正确。
5.C 物体受到重力、支持力和摩擦力,重力不变,支持力大小FN=mgsinθ,摩擦力大小Ff=mgcosθ,角度增大,弹力增大,摩擦力减小,选项C正确。
6.C 物块在离墙壁的最近和最远点,受到的静摩擦力等于最大静摩擦力Ffm,由平衡条件可得:
Ffm=k(l0-x1),Ffm=k(x2-l0),解得k=,C正确。
7.D 以人为研究对象,人受力如图甲所示,由平衡条件得:
人受到的摩擦力方向水平向右,大小为Ff人=Fcos30°=F;运料车和材料的受力情况如图乙所示,由平衡条件得运料车受到地面的摩擦力水平向左,地面对运料车的支持力大小为FN车=G+Fsin30°=+G,则运料车对地面压力为+G,故选项D正确,A、B、C错误。
8.B 选择A、B整体作为研究对象,由于这个整体开始处于静止状态,因此后来应一直处于静止状态,整体共受到5个力作用,即重力G′=GA+GB、支持力FN、静摩擦力Ff、两根绳子的拉力F1和F2,其中F1=F2=。
根据力平衡条件得:
Ff=F1+F2=GC=2G,当沙子均匀流完后F′f=G,B正确。
9.D 当力F沿斜面向上时,F=mgsinθ+Ff,由AB及BC长度得:
sinθ=0.6,cosθ=0.8,此时Ff=8N;力F顺时针转动至水平向右时力F与物体重力沿斜面的合力为Fcosθ-mgsinθ=4N,沿斜面向上,故物体与斜面之间的摩擦力大小为4N,方向沿斜面向下,D正确。
10.B 物块匀速下滑时,受重力、支持力和摩擦力,三力平衡,故支持力和摩擦力的合力与重力平衡,物块反作用于斜面的摩擦力和正压力的合力沿竖直方向,故地面对斜面没有摩擦力;当加推力F后,由Ff=μFN,可知支持力和滑动摩擦力同比增加,故其合力的方向不变,根据牛顿第三定律,滑块对斜面体的压力和滑动摩擦力的合力方向也不变,竖直向下,故斜面体相对与地面无运动趋势,静摩擦力仍然为零,故选项B正确,D错误,物块所受摩擦力增大,A、C错误。
11.AD 由于木板静止,所以地面给木板的静摩擦力大小等于木块给长木板的滑动摩擦力,选项A正确、B错误;木板会不会动,完全取决于木板的受力,木板受到木块的摩擦力已经是最大的了,无法让木板运动,因此选项C错误、D正确。
12.BD 以人为研究对象,受力如图所示。
设此人的重力为G,根据平衡条件得,屋顶对他的摩擦力Ff=Gsinθ,屋顶对他的支持力FN=Gcosθ,人在半球形屋顶上向上缓慢爬行的过程中,坡角θ减小,则Ff减小,FN增大,即屋顶对他的摩擦力减小,屋顶对他的支持力增大,故B、D正确。
13.BC 原来有3mgsin45°=mg+Ff,后来3mgsin30°-mg<Ff,可见物体A并未滑动,而且静摩擦变小,C正确;弹簧的弹力依旧等于B的重力,A、D错误;物体A对斜面的压力将增大,B正确。
14.BC 将物块与斜劈整体考虑,无论上滑还是下滑,整体有沿斜面向下的加速度,如图所示。
因而整体有水平向左和竖直向下的加速度。
因为物块与斜劈之间的摩擦力和弹力是内力,所以水平方向加速度只能由地面对斜劈的摩擦力提供,选项A错误,B正确;整体具有向下的加速度说明处于失重状态,故选项C正确;物块上滑时的加速度大于下滑时的加速度,选项D错误。