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摩擦力的分析與計算
1.考點及要求:滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力(Ⅰ).2.方法與技巧:(1)摩擦力的方向可以用假設法判斷;(2)摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律來求.
1.(靜摩擦力有無及方向的判斷)如圖1所示,水平地面上的L形木板M上放著小木塊m,M與m間有一個處于壓縮狀態(tài)的彈簧,整個裝置處于靜止狀態(tài).下列說法正確的是( )
圖1
A.M對m的摩擦力方向向左
B.M對m無摩擦力作用
C.地面對M的摩擦力方向向右
D.地面對M無摩擦力作用
2. (摩擦力大小的求解)(多選)如圖2所示,編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的三根圓木粗細相同、質(zhì)量均為m.Ⅰ、Ⅱ并排橫放在水平地面上,Ⅲ疊放在Ⅰ、Ⅱ上面,三根圓木均處于靜止狀態(tài),已知重力加速度g,以下判斷正確的是( )
圖2
A.Ⅰ對Ⅲ的支持力大小為mg
B.Ⅰ對Ⅲ的支持力大小為mg
C.地面對Ⅰ的摩擦力大小為mg
D.地面對Ⅰ的摩擦力大小為0
3.(滑動摩擦力向靜摩擦力的轉(zhuǎn)化)(多選)如圖3所示,用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運動,從t=0時刻起水平力F的大小隨時間均勻減小,到t1時刻F減小為零.物體所受的摩擦力f隨時間t的變化圖像可能是( )
圖3
4.(靜摩擦力向滑動摩擦力的轉(zhuǎn)化)如圖4所示,物塊A放在傾斜的木板上,改變木板與水平面之間的夾角θ,發(fā)現(xiàn)當θ=30和θ=45時物塊A所受的摩擦力大小恰好相等,則物塊A與木板之間的動摩擦因數(shù)為( )
圖4
A. B. C. D.
5.(多選)如圖5所示,三個物塊A、B、C疊放在光滑的斜面上,用方向與斜面平行的拉力F作用在B上,使三個物塊一起沿斜面向上勻速運動.設物塊C對A的摩擦力為fA,對B的摩擦力為fB,下列說法正確的是( )
圖5
A.fA與fB方向相同 B.fA與fB方向相反
C.fA
fB
6.(多選)如圖6所示,形狀相同的物塊A、B,其截面為直角三角形,相對放置在粗糙水平地面上,光滑球體C架在兩物塊的斜面上,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).已知物塊A、B的質(zhì)量都為M,θ=60,光滑球體C質(zhì)量為m,則以下說法正確的是( )
圖6
A.地面對物塊A的摩擦力大小為mg
B.地面對物塊A的摩擦力大小為mg
C.物塊A對球體C的彈力大小為mg
D.物塊A對地面的壓力大小為Mg+mg
7.如圖7所示,在水平桌面上有一個傾角為α的斜面體.一個質(zhì)量為m的物塊,在平行于斜面的拉力F作用下,沿斜面向上做勻速運動.斜面體始終處于靜止狀態(tài).已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.下列結(jié)論正確的是( )
圖7
A.斜面對物塊的摩擦力大小是F
B.斜面對物塊的摩擦力大小是μmg
C.桌面對斜面體的摩擦力大小是0
D.桌面對斜面體的摩擦力大小是Fcos α
答案解析
1.D [對m受力分析,m受到重力、支持力、水平向左的彈力及M對m的摩擦力,根據(jù)平衡條件知,M對m的摩擦力向右.故A、B錯誤;對整體受力分析,在豎直方向上受到重力和支持力而處于平衡狀態(tài),若地面對M有摩擦力,則整體不能平衡,故地面對M無摩擦力作用.故C錯誤,D正確.]
2.BC [圓木Ⅲ處于靜止狀態(tài),其合力為零,對其受力分析,如圖所示,由物體的平衡條件和圖中幾何關(guān)系有:2F′cos 30-mg=0,可得:F′==,選項A錯誤,選項B正確;圓木Ⅰ處于靜止狀態(tài),其合力為零,對其受力分析,由物體的平衡條件和圖中幾何關(guān)系有:Fcos 60-f=0,可得:f=F=F′=,選項C正確,選項D錯誤.]
3.AD [物體開始做勻速直線運動,說明物體所受水平向右的拉力F與向左的滑動摩擦力等大反向.當F減小時,物體做減速運動.若F減小為零之前物體始終運動,則摩擦力始終為滑動摩擦力,大小不變,A正確.若F減小為零之前物體已停止運動,則停止前摩擦力為滑動摩擦力,大小不變,停止后摩擦力為靜摩擦力,且此時拉力小于滑動摩擦力大小,靜摩擦力大小隨F的減小而減小,D正確.]
4.B [θ=30時物塊處于靜止狀態(tài),靜摩擦力和重力的下滑分力相等.即:f=mgsin 30.當θ=45時物塊沿斜面下滑,滑動摩擦力為:f=μN=μmgcos 45
由mgsin 30=μmgcos 45,解得:μ=.]
5.BC [以A、C作一個整體為研究對象,A、C處于平衡狀態(tài),B對C的摩擦力方向沿斜面向上,大小為(mA+mC)gsin θ,所以fB方向沿斜面向下,大小為(mA+mC)gsin θ;以A為研究對象,C對A的摩擦力方向沿斜面向上,fA大小為mAgsin θ,所以fA與fB方向相反,fA
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