(江蘇專版)2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用學(xué)案
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1、 第二章 相互作用 第1節(jié)重力__彈力 (1)自由下落的物體所受重力為零。(×) (2)重力的方向不一定指向地心。(√) (3)彈力一定產(chǎn)生在相互接觸的物體之間。(√) (4)相互接觸的物體間一定有彈力。(×) (5)F=kx中“x”表示彈簧形變后的長(zhǎng)度。 (×) (6)彈簧的形變量越大,勁度系數(shù)越大。(×) (7)彈簧的勁度系數(shù)由彈簧自身性質(zhì)決定。(√) 胡克定律是英國(guó)科學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)的。 突破點(diǎn)(一) 彈力的有無(wú)及方向判斷 1.彈力有無(wú)的判斷“三法” (1)條件法:根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)判斷是否存在彈力。多用來(lái)判斷形
2、變較明顯的情況。 (2)假設(shè)法:對(duì)形變不明顯的情況,可假設(shè)兩個(gè)物體間不存在彈力,看物體能否保持原有的狀態(tài),若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,則此處不存在彈力;若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,則此處一定存在彈力。 (3)狀態(tài)法:根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷是否存在彈力。 2.彈力方向的確定 [題點(diǎn)全練] 1.如圖所示,小車受到水平向右的彈力作用,與該彈力的有關(guān)說(shuō)法中正確的是( ) A.彈簧發(fā)生拉伸形變 B.彈簧發(fā)生壓縮形變 C.該彈力是小車形變引起的 D.該彈力的施力物體是小車 解析:選A 小車受到水平向右的彈力作用,是彈簧發(fā)生拉伸形變引起的,該彈力的施力物體是彈簧,故只
3、有A項(xiàng)正確。 2.[多選](2018·啟東期末)如圖所示的對(duì)物體A的四幅受力圖中,正確的是( ) 解析:選BD A處于靜止,則桿一定受球面或地面的摩擦力,故A錯(cuò)誤;A一定受地面的支持力及重力,球與斜面沒(méi)有擠壓,故不受斜面的彈力,故B正確;物體勻速下滑,則物體一定受力平衡,而圖中很明顯合力不可能為零,故C錯(cuò)誤;對(duì)A分析,A處于平衡狀態(tài),合力為零,故一定受向上的摩擦力,摩擦力與支持力的合力與重力等大反向,故D正確。 突破點(diǎn)(二) 彈力的分析與計(jì)算 [典例] (2018·天門期末)三個(gè)質(zhì)量均為2 kg的相同木塊a、b、c和兩個(gè)勁度系數(shù)均為500 N/m的相同輕彈簧p、q用輕
4、繩連接如圖所示,其中a放在光滑水平桌面上。開始時(shí)p彈簧處于原長(zhǎng),木塊都處于靜止?,F(xiàn)用水平力緩慢地向左拉p彈簧的左端,直到c木塊剛好離開水平地面為止,取g=10 m/s2。則該過(guò)程p彈簧的左端向左移動(dòng)的距離為多少? [解析] 剛開始彈簧q處于壓縮狀態(tài),設(shè)其壓縮量為x1,則根據(jù)胡克定律有: x1== m=0.04 m=4 cm 最終c木塊剛好離開水平地面,彈簧q處于拉伸狀態(tài),設(shè)其拉伸量為x2,則: x2== m=0.04 m=4 cm c木塊剛好離開水平地面時(shí),拉彈簧p的水平拉力大小為: F=2mg=4×10 N=40 N 則彈簧p的伸長(zhǎng)量為:x3== m=0.08 m=8 cm
5、 p彈簧左端向左移動(dòng)的距離:x=x1+x2+x3=4 cm+4 cm+8 cm=16 cm。 [答案] 16 cm [方法規(guī)律] 計(jì)算彈力的四種方法 (1)根據(jù)胡克定律計(jì)算?!? (2)根據(jù)力的平衡條件計(jì)算。 (3)根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算。 (4)根據(jù)動(dòng)能定理計(jì)算。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.(2016·江蘇高考)一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm,在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm,彈簧未超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為( ) A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m 解析:選D 由F=kx知,彈簧的勁度系數(shù)k== N/
6、m=200 N/m,選項(xiàng)D正確。 2.如圖所示,一重為10 N的球固定在支桿AB的上端,用一段繩子水平拉球,使桿發(fā)生彎曲,已知繩的拉力為7.5 N,則AB桿對(duì)球的作用力( ) A.大小為7.5 N B.大小為10 N C.方向與水平方向成53°角斜向右下方 D.方向與水平方向成53°角斜向左上方 解析:選D 對(duì)球進(jìn)行受力分析可得,AB桿對(duì)球的作用力與繩子對(duì)球的拉力的合力,與球的重力等值反向,則AB桿對(duì)球的作用力大小F==12.5 N,A、B錯(cuò)誤;設(shè)AB桿對(duì)球的作用力與水平方向夾角為α,可得tan α==,α=53°,故D項(xiàng)正確。
7、 平衡中的彈簧問(wèn)題:彈簧可以發(fā)生壓縮形變,也可以發(fā)生拉伸形變,其形變方向不同,彈力的方向也不同。在平衡問(wèn)題中,常通過(guò)輕彈簧這種理想化模型,設(shè)置較為復(fù)雜的情景,通過(guò)物體受力平衡問(wèn)題分析彈簧的彈力。該類問(wèn)題常有以下三種情況: (一)拉伸形變 1.如圖所示,用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧A與豎直方向的夾角為30°,彈簧C水平,則彈簧A、C的伸長(zhǎng)量之比為( ) A.∶4 B.4∶ C.1∶2 D
8、.2∶1 解析:選D 將兩小球及彈簧B視為一個(gè)整體系統(tǒng),該系統(tǒng)水平方向受力平衡,故有kΔxAsin 30°=kΔxC,可得ΔxA∶ΔxC=2∶1,D項(xiàng)正確。 (二)壓縮形變 2.如圖所示,兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2,兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接),整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開上面彈簧,在此過(guò)程中下面木塊移動(dòng)的距離為( ) A. B. C. D. 解析:選C 在此過(guò)程中,壓在下面彈簧上的壓力由(m1+m2)g 減小到m2g,即減少了m1g,根據(jù)胡克定律可斷定下面彈簧的長(zhǎng)度增長(zhǎng)了Δl=,即下面木塊移動(dòng)
9、的距離為。 (三)形變未知 3.如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向的夾角為37°,小球的重力為12 N,輕繩的拉力為10 N,水平輕彈簧的彈力為9 N,求輕桿對(duì)小球的作用力。 解析:(1)彈簧向左拉小球時(shí):設(shè)桿的彈力大小為F,與水平方向的夾角為α,小球受力如圖甲所示。 由平衡條件知: 代入數(shù)據(jù)解得:F=5 N,α=53°即桿對(duì)小球的作用力大小為5 N,方向與水平方向成53°角斜向右上方。 (2)彈簧向右推小球時(shí), 小球受力如圖乙所示: 由平衡條件得: 代入數(shù)據(jù)解得:F≈15.5 N,α=π-arctan。 即桿對(duì)小球的作用力大小約為15.5 N,方向與
10、水平方向成arctan斜向左上方。 答案:見(jiàn)解析 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:對(duì)力、重力概念的理解 1.[多選]關(guān)于力,下列說(shuō)法正確的是( ) A.拳擊運(yùn)動(dòng)員一記重拳出擊,被對(duì)手躲過(guò),運(yùn)動(dòng)員施加的力沒(méi)有受力物體 B.站在地面上的人受到的彈力是地面欲恢復(fù)原狀而產(chǎn)生的 C.重力、彈力、摩擦力是按力的性質(zhì)命名的,動(dòng)力、阻力、壓力、支持力是按力的作用效果命名的 D.同一物體放在斜面上受到的重力一定小于放在水平面上受到的重力 解析:選BC 力是物體間的相互作用,有力就有施力物體和受力物體,故A錯(cuò)誤;物體受到的彈力是施力物體反抗形變(或欲恢復(fù)原狀)對(duì)受力物體施加的力,故B正確;力學(xué)中,按照力的性質(zhì)
11、可以把力分為重力、彈力、摩擦力等,按照力的作用效果可以把力分為動(dòng)力、阻力、壓力、支持力等,故C正確;同一物體放在地球上同一緯度且離地面高度相同時(shí),受到的重力相同,故D錯(cuò)誤。 2.[多選](2018·張家港六校聯(lián)考)下列關(guān)于重心的說(shuō)法正確的是( ) A.重心是物體的各部分所受重力的合力的作用點(diǎn) B.質(zhì)量均勻形狀規(guī)則的物體的重心必與其幾何中心重合 C.重心是物體上最重的一點(diǎn) D.直鐵絲被彎曲后,重心便不在其中點(diǎn),但一定還在鐵絲上 解析:選AB 我們認(rèn)為物體各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn),這一點(diǎn)叫做物體的重心,故A正確;質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體重心在幾何中心上,故B正確;重心不是物
12、體上最重的一點(diǎn),故C錯(cuò)誤;若直鐵絲被彎曲后變成圓環(huán),重心不在鐵絲上,故D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:彈力的有無(wú)及方向判斷 3.足球運(yùn)動(dòng)是目前全球體育界最具影響力的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一,深受青少年喜愛(ài)。如圖所示為四種與足球有關(guān)的情景,下列說(shuō)法正確的是( ) A.圖甲中,靜止在草地上的足球受到的彈力就是它的重力 B.圖乙中,靜止在光滑水平地面上的兩個(gè)足球由于接觸而受到相互作用的彈力 C.圖丙中,即將被踢起的足球一定不能被看成質(zhì)點(diǎn) D.圖丁中,落在球網(wǎng)中的足球受到彈力是由于球網(wǎng)發(fā)生了形變 解析:選D 足球受到的彈力和重力是兩種性質(zhì)的力,A錯(cuò)誤;產(chǎn)生彈力的條件是相互接觸且存在形變,B錯(cuò)誤;物體能否看
13、成質(zhì)點(diǎn)取決于物體的大小和形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響是否可以忽略,即將被踢起的足球有時(shí)也能看作質(zhì)點(diǎn),C錯(cuò)誤;落在球網(wǎng)中的足球受到彈力是由于球網(wǎng)發(fā)生了形變,D正確。 4.如圖所示,一小球用兩根輕繩掛于天花板上,球靜止,繩1傾斜,繩2恰好豎直,則小球所受的作用力有( ) A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè) 解析:選B 假設(shè)繩1對(duì)球有作用力,該作用力的方向斜向左上方,另外,小球在豎直方向上受重力和繩2的拉力,在這三個(gè)力的作用下小球不可能保持平衡而靜止,所以繩1不可能對(duì)小球施加拉力,即小球所受的作用力有2個(gè),故B正確。 5.在半球形光滑碗內(nèi)斜擱一根筷子,如圖所示,筷子
14、與碗的接觸點(diǎn)分別為A、B,則碗對(duì)筷子A、B兩點(diǎn)處的作用力方向分別為( ) A.均豎直向上 B.均指向球心O C.A點(diǎn)處指向球心O,B點(diǎn)處豎直向上 D.A點(diǎn)處指向球心O,B點(diǎn)處垂直于筷子斜向上 解析:選D A點(diǎn)處彈力的方向沿半徑指向球心O,B點(diǎn)處彈力的方向垂直于筷子斜向上,故D正確。 6.如圖所示的四個(gè)圖中,AB、BC均為輕質(zhì)桿,各圖中桿的A、C端都通過(guò)鉸鏈與墻連接,兩桿都在B處由鉸鏈連接,且系統(tǒng)均處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用等長(zhǎng)的輕繩來(lái)代替輕桿,能保持平衡的是( ) A.圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丙 B.圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、丙、丁 C.圖中的BC桿
15、可以用輕繩代替的有乙、丙、丁 D.圖中的BC桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丁 解析:選B 如果桿受拉力作用,可以用與之等長(zhǎng)的輕繩代替,如果桿受壓力作用,則不可用等長(zhǎng)的輕繩代替,題圖甲、丙、丁中的AB桿均受拉力作用,而甲、乙、丁中的BC桿均受沿桿的壓力作用,故A、C、D均錯(cuò)誤,B正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:彈力的分析與計(jì)算 7.[多選](2018·泰州模擬)某緩沖裝置可抽象成如圖所示的簡(jiǎn)單模型。其中k1、k2為原長(zhǎng)相等,勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧。下列表述正確的是( ) A.緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān) B.墊片向右移動(dòng)時(shí),兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等 C.墊片向右移動(dòng)時(shí),兩彈簧的長(zhǎng)度保持相等 D
16、.墊片向右移動(dòng)時(shí),兩彈簧的形變量不相同 解析:選BD 勁度系數(shù)不同,在相同的壓力下形變效果不同,故緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān),故A錯(cuò)誤;墊片向右移動(dòng)時(shí),兩個(gè)彈簧的長(zhǎng)度減小,而兩彈簧是串聯(lián)關(guān)系,故產(chǎn)生的彈力大小始終相等,故B正確;墊片向右移動(dòng)時(shí),根據(jù)胡克定律公式F=kx,勁度系數(shù)不同,故形變量不同;故C錯(cuò)誤,D正確。 8.如圖所示,質(zhì)量為2 kg的物體B和質(zhì)量為1 kg的物體C用輕彈簧連接并豎直地靜置于水平地面上。再將一個(gè)質(zhì)量為3 kg 的物體A輕放到B上的瞬間,彈簧的彈力大小為(取g=10 m/s2)( ) A.30 N B.0 C.20 N D.12 N
17、 解析:選C 放物體A之前,物體B處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知,彈簧的彈力F=mBg=20 N,輕放上物體A的瞬間,彈簧的彈力來(lái)不及改變,其大小仍為20 N,故C正確。 9.(2018·寧波聯(lián)考)如圖所示,A、B兩個(gè)物塊的重力分別是GA=3 N,GB=4 N,彈簧的重力不計(jì),整個(gè)裝置沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài),這時(shí)彈簧的彈力F=2 N,則天花板受到的拉力和地板受到的壓力,有可能是( ) A.3 N和4 N B.5 N和6 N C.1 N和2 N D.5 N和2 N 解析:選D 當(dāng)彈簧由于被壓縮而產(chǎn)生2 N的彈力時(shí),由受力平衡及牛頓第三定律知識(shí):天花板受到的拉力為 1 N,地板受到
18、的壓力為6 N;當(dāng)彈簧由于被拉伸而產(chǎn)生2 N的彈力時(shí),可得天花板受到的拉力為5 N,地板受到的壓力為2 N,D正確。 10.(2018·云南模擬)如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)線的重力及一切摩擦力不計(jì),物重G=1 N,則彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)分別是( ) A.1 N,0 B.0,1 N C.2 N,1 N D.1 N,1 N 解析:選D 對(duì)A:由重物平衡得到,彈簧的拉力大小FA=G=1 N,則彈簧秤A的讀數(shù)為1 N。對(duì)B:由左側(cè)重物(或右側(cè)重物)平衡得到,彈簧的拉力大小FB=G=1 N,則彈簧秤B的讀數(shù)為1 N。 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練 11.一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕彈簧,將
19、其上端固定,下端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球時(shí),彈簧的總長(zhǎng)度變?yōu)?L?,F(xiàn)將兩個(gè)這樣的彈簧按如圖所示方式連接,A、B兩小球的質(zhì)量均為m,則兩小球平衡時(shí),B小球距懸點(diǎn)O的距離為(不考慮小球的大小,且彈簧都在彈性限度范圍內(nèi))( ) A.3L B.4L C.5L D.6L 解析:選C 由題意可知,kL=mg,當(dāng)用兩個(gè)相同的彈簧按題圖所示懸掛時(shí),下面彈簧彈力大小為mg,伸長(zhǎng)量為L(zhǎng),而上面彈簧的彈力為2mg,由kx=2mg可知,上面彈簧的伸長(zhǎng)量為x=2L,故B球到懸點(diǎn)O的距離為L(zhǎng)+L+L+2L=5L,C正確。 12.[多選](2018·鎮(zhèn)江調(diào)研)如圖所示,在豎直方向上,兩根完全相同的輕質(zhì)彈簧
20、a、b,一端與質(zhì)量為m的物體相連接,另一端分別固定,當(dāng)物體平衡時(shí),若( )
A.a(chǎn)被拉長(zhǎng),則b一定被拉長(zhǎng)
B.a(chǎn)被壓縮,則b一定被壓縮
C.b被拉長(zhǎng),則a一定被拉長(zhǎng)
D.b被壓縮,則a一定被拉長(zhǎng)
解析:選BC 對(duì)物體受力分析并結(jié)合平衡條件,可知當(dāng)a對(duì)物體有拉力Fa時(shí),若Fa>mg,則b被拉長(zhǎng);若Fa 21、力)時(shí),在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖像(如圖乙)。則下列判斷正確的是( )
A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長(zhǎng)度成正比
B.在彈性范圍內(nèi),彈簧長(zhǎng)度的增加量與對(duì)應(yīng)的彈力增加量成正比
C.該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m
D.該彈簧受到反向壓力時(shí),勁度系數(shù)不變
解析:選BCD 根據(jù)胡克定律可知:F=k(l-l0)=kx,即彈簧彈力與彈簧的形變量成正比,與彈簧長(zhǎng)度不成正比,故A錯(cuò)誤;根據(jù)A選項(xiàng)的論述可知B正確;在彈力與彈簧形變量圖像上,圖像的斜率表示勁度系數(shù),由此可知該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m,故C正確;由于圖像斜率不變,因此由實(shí)驗(yàn)可知該彈簧受到反向壓力時(shí),勁 22、度系數(shù)不變,故D正確。
14.(2018·新余期末)如圖所示,質(zhì)量分別為m1,m2的兩個(gè)物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng),中間用一輕彈簧連接,已知水平向右的力F1=10 N,水平向左的力F2=4 N,則輕彈簧的拉力可能為( )
A.2 N B.4 N
C.8 N D.10 N
解析:選C 采用極值法判斷,當(dāng)m2?m1時(shí),將m1看作零,得到彈簧的彈力大小等于F1,為10 N;同理,當(dāng)m1?m2時(shí),將m2看作零,得到彈簧的彈力大小等于F2,為4 N;故實(shí)際彈力介于10 N與4 N之間。
15.(2018·北京市狀元橋?qū)W校二模)如圖所示,輕桿與豎直墻壁成53°角,斜插入墻中并固定,另一 23、端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,水平輕質(zhì)彈簧處于壓縮狀態(tài),彈力大小為mg(g表示重力加速度),則輕桿對(duì)小球的彈力大小為( )
A.mg B.mg
C.mg D.mg
解析:選D 以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力情況,如圖所示,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得:輕桿對(duì)小球的彈力大小為F=
=
=mg,故選D。
第2節(jié)摩擦力
(1)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。(×)
(2)受靜摩擦力作用的物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)。(×)
(3)受滑動(dòng)摩擦力作用的物體,可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。(√)
(4)接觸處有摩擦力作用時(shí)一定有彈力作用。(√)
(5)接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直。( 24、√)
(6)兩物體接觸處的彈力越大,滑動(dòng)摩擦力越大。(×)
(7)兩物體接觸處的彈力增大時(shí),接觸面間的靜摩擦力大小可能不變。(√)
突破點(diǎn)(一) 靜摩擦力的有無(wú)及方向判斷
[題點(diǎn)全練]
1.(2018·如東檢測(cè))如圖所示,如東蘇果和歐尚超市為方便顧客,安裝智能化的傾斜向上的自動(dòng)扶梯(無(wú)臺(tái)階)。在沒(méi)有乘客乘行時(shí),自動(dòng)扶梯以較小的速度勻速運(yùn)行,當(dāng)乘客站立乘行(手不扶扶手)時(shí),自動(dòng)扶梯經(jīng)過(guò)先加速再勻速兩個(gè)階段運(yùn)行。則該扶梯在運(yùn)送乘客的過(guò)程中( )
A.扶梯勻速運(yùn)行時(shí),乘客不受摩擦力作用
B.扶梯勻速運(yùn)行時(shí),乘客對(duì)扶梯的作用力方向豎直向下
C.扶梯加速運(yùn)行時(shí),扶梯對(duì)乘客的摩擦 25、力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反
D.扶梯加速運(yùn)行時(shí),扶梯對(duì)乘客的作用力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反
解析:選B 扶梯勻速運(yùn)行時(shí),乘客所受的摩擦力等于重力向下的分力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;勻速運(yùn)動(dòng)階段,乘客處于平衡狀態(tài),扶梯對(duì)乘客的作用力豎直向上,乘客對(duì)扶梯的作用力方向豎直向下,選項(xiàng)B正確;由于智能化的自動(dòng)扶梯無(wú)臺(tái)階,乘客站在斜面上,乘客的加速度的方向沿斜面向上時(shí),乘客要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,與運(yùn)動(dòng)方向相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;扶梯對(duì)乘客的作用力和重力的合力沿扶梯斜向上,故扶梯對(duì)乘客的作用力斜向上但不沿扶梯方向,D錯(cuò)誤。
2.(2016·海南高考)如圖,在水平桌面上放置一斜面體P,兩長(zhǎng)方體物塊a和b疊放在P的斜面上,整 26、個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將a和b、b與P、P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1、f2和f3表示。則( )
A.f1=0,f2≠0,f3≠0 B.f1≠0,f2=0,f3=0
C.f1≠0,f2≠0,f3=0 D.f1≠0,f2≠0,f3≠0
解析:選C 對(duì)整體受力分析可知,整體相對(duì)地面沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故f3=0;再將a和b看成一個(gè)整體,a、b整體有相對(duì)斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),故b與P之間有摩擦力,即f2≠0;再對(duì)a受力分析可知,a相對(duì)于b有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),a和b之間存在摩擦力作用,即f1≠0。選項(xiàng)C正確。
3.[多選](2018·南京模擬)如圖所示,A、B、C三個(gè)物體質(zhì)量相等,它 27、們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)也相同。三個(gè)物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.A物體受到的摩擦力方向向右
B.三個(gè)物體中只有A物體受到的摩擦力是零
C.B、C受到的摩擦力方向相同
D.B、C受到的摩擦力方向相反
解析:選BC A物體與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng),它們之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),即無(wú)摩擦力作用,A錯(cuò)誤;B、C兩物體雖運(yùn)動(dòng)方向不同,但都處于平衡狀態(tài),由沿傳送帶方向所受合力為零可知,B、C兩物體均受沿傳送帶方向向上的摩擦力作用,故B、C正確,D錯(cuò)誤。
[題后悟通]
判斷靜摩擦力的有無(wú)及方向的三種方法
(1)假設(shè)法
利用假設(shè)法判斷 28、的思維程序如下:
(2)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)法
此法關(guān)鍵是先確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(如平衡或求出加速度),再利用平衡條件或牛頓第二定律(F=ma)確定靜摩擦力的方向。
(3)牛頓第三定律法
“力是物體間的相互作用”,先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的方向。
突破點(diǎn)(二) 摩擦力大小的計(jì)算
1.滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算方法:可用公式f=μN(yùn)計(jì)算,注意對(duì)物體間相互擠壓的彈力N的分析,N并不總是等于物體的重力,它與研究對(duì)象受到的垂直接觸面方向的力密切相關(guān),也與研究對(duì)象在該方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
2.靜摩擦力的計(jì)算方法
(1)最大靜摩擦力fmax的計(jì)算 29、:最大靜摩擦力fmax只在剛好要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)這一特定狀態(tài)下才表現(xiàn)出來(lái),比滑動(dòng)摩擦力稍大些,通常認(rèn)為二者相等,即fmax=μN(yùn)。
(2)一般靜摩擦力的計(jì)算
①物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)),利用力的平衡條件來(lái)計(jì)算其大小。
②物體有加速度時(shí),根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行分析。例如,水平勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤上物塊靠靜摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度,若除靜摩擦力外,物體還受其他力,則F合=ma,先求合力再求靜摩擦力。
[典例] (2018·衡水檢測(cè))如圖所示:質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上滑行,長(zhǎng)木板與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,若長(zhǎng)木板仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則長(zhǎng)木板受地面 30、摩擦力大小一定為( )
A.μ1(m+M)g B.μ2mg
C.μ1mg D.μ2mg+μ1Mg
[審題指導(dǎo)]
物體m相對(duì)M向右滑動(dòng),受到向左的滑動(dòng)摩擦力;力的作用是相互的,故m對(duì)M有向右的滑動(dòng)摩擦力,故M有向右滑動(dòng)的趨勢(shì),受到向左的靜摩擦力。
[解析] 物體m相對(duì)M向右滑動(dòng),受到向左的滑動(dòng)摩擦力,大小為:F1=μ2FN=μ2mg;
力的作用是相互的,故木塊對(duì)長(zhǎng)木板有向右的滑動(dòng)摩擦力,故長(zhǎng)木板有向右滑動(dòng)的趨勢(shì),受到地面對(duì)其向左的靜摩擦力,根據(jù)平衡條件,有F2=F1,因而F2=μ2mg。
本題中木板受地面的靜摩擦力,故不能用F=μ1(m+M)g求摩擦力,故只有B正 31、確。
[答案] B
[易錯(cuò)提醒] 計(jì)算摩擦力時(shí)的三點(diǎn)注意
(1)首先分清摩擦力的性質(zhì),因?yàn)橹挥谢瑒?dòng)摩擦力才能利用公式計(jì)算,靜摩擦力通常只能用平衡條件或牛頓定律來(lái)求解。
(2)公式F=μFN中FN為兩接觸面間的正壓力,與物體的重力沒(méi)有必然聯(lián)系,不一定等于物體的重力。
(3)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體速度的大小無(wú)關(guān),與接觸面積的大小也無(wú)關(guān)。
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.(2018·揚(yáng)州六校聯(lián)考)如圖所示,兩塊相同的木塊被豎直的木板夾住保持靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)每一木塊的質(zhì)量為m,則兩木塊間的摩擦力大小為( )
A.0 B.0.5mg
C.mg D.2mg
解析:選A 設(shè)每一木塊的重力為G,一 32、側(cè)木板對(duì)木塊的摩擦力大小為f1,兩塊木塊之間的摩擦力大小為f2。根據(jù)平衡條件得, 對(duì)整體,有:2f1=2G,得f1=G。對(duì)A木塊,有:f1+f2=G,解得f2=0。即兩木塊間摩擦力為零,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
2.(2018·昆山月考)如圖所示,在物體P左邊用一根水平輕彈簧和豎直墻壁相連,放在粗糙水平面上,靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度大于彈簧的原長(zhǎng)。若再用一個(gè)從零開始逐漸增大的水平力F向右拉P,直到把P拉動(dòng)。在P被拉動(dòng)之前的過(guò)程中,彈簧對(duì)P的彈力N的大小和地面對(duì)P的摩擦力f的大小的變化情況是( )
A.N始終增大,f始終減小
B.N先不變后增大,f先減小后增大
C.N保持不變,f始終減小
33、D.N保持不變,f先減小后增大
解析:選D 由題意可知,放在粗糙水平面上,靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng),則彈簧對(duì)P的拉力向左,由于粗糙水平面,因此物體同時(shí)受到水平向右的靜摩擦力,當(dāng)再用一個(gè)從零開始逐漸增大的水平力F向右拉P,直到把P拉動(dòng)前過(guò)程中,物體P受到的靜摩擦力從向右變?yōu)樗较蜃螅云浯笮∠葴p小后增大,故只有D正確,A、B、C均錯(cuò)誤。
突破點(diǎn)(三) 摩擦力的三類突變
物體在摩擦力和其他力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時(shí),物體雖然仍保持相對(duì)靜止,但物體所受的靜摩擦力將發(fā)生突變。
[例1] 如圖所示,質(zhì)量為10 kg的物體A拴在一個(gè)被水平拉伸的 34、彈簧一端,彈簧的拉力為5 N時(shí),物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)。若小車以1 m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)后,則(g=10 m/s2)( )
A.物體A相對(duì)小車向右運(yùn)動(dòng)
B.物體A受到的摩擦力減小
C.物體A受到的摩擦力大小不變
D.物體A受到的彈簧拉力增大
[解析] 由題意得物體A與小車的上表面間的最大靜摩擦力Fm≥5 N,小車向右運(yùn)動(dòng)后,對(duì)物體A受力分析,可得F合=ma=10 N,可知此時(shí)小車對(duì)物體A的摩擦力為5 N,方向向右,且為靜摩擦力,所以物體A相對(duì)于小車仍然靜止,故A錯(cuò)誤;F合=ma=10 N,此時(shí)小車對(duì)物體A的摩擦力為5 N,方向向右,所以物體A受到的摩擦力大小不變,故B錯(cuò)誤,C正確; 35、物體A相對(duì)于小車仍然靜止,所以受到的彈簧的拉力大小不變,故D錯(cuò)誤。
[答案] C
物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)其他力變化時(shí),如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動(dòng)摩擦力。
[例2] (2018·定州市期中)如圖所示,A、B兩物體靜止在粗糙水平面上,其間用一根輕彈簧相連,彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng)。若再用一個(gè)從零開始緩慢增大的水平力F向右拉物體B,直到A即將移動(dòng),此過(guò)程中,地面對(duì)B的摩擦力F1和對(duì)A的摩擦力F2的變化情況是( )
A.F1先變小后變大 B.F1先不變后變大
C.F2先變大后不變 D.F2先不變后變大
[解析] 36、剛開始彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),對(duì)A的作用力向右,對(duì)B的作用力向左,而A、B兩物體均靜止,所以剛開始的F1方向水平向右,F(xiàn)2方向水平向左,當(dāng)用一個(gè)從零開始緩慢增大的水平力F向右拉物體B時(shí),剛開始,未拉動(dòng)B,彈簧彈力不變,F(xiàn)2不變,F(xiàn)1減??;當(dāng)F等于彈簧彈力時(shí),F(xiàn)1等于零,F(xiàn)繼續(xù)增大,F(xiàn)1反向增大,當(dāng)F1增大到最大靜摩擦力時(shí),B物體開始運(yùn)動(dòng),此后變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,不發(fā)生變化,故A、B錯(cuò)誤;而彈簧被拉伸,彈力變大,A仍靜止,所以F2變大,所以對(duì)A的摩擦力F2先不變,后變大,故C錯(cuò)誤,D正確。
[答案] D
在摩擦力和其他力作用下,做減速運(yùn)動(dòng)的物體突然停止滑行時(shí),物體將不再受滑動(dòng)摩擦力作用,滑動(dòng)摩 37、擦力可能“突變”為靜摩擦力。
[例3] 如圖所示,質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,從t=0開始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F=1 N的作用,取g=10 m/s2,向右為正方向,該物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖像是(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)( )
[解析] 從t=0開始以初速度v0沿水平地面向右做勻減速運(yùn)動(dòng),受到的滑動(dòng)摩擦力大小為Ff=μmg=0.2×1×10 N=2 N,方向向左,為負(fù)值。
當(dāng)物體的速度減到零時(shí),物體所受的最大靜摩擦力為Ffm=μmg=2 N>1 N,則F<Ffm,所以物體不能被拉動(dòng)而處于靜止?fàn)顟B(tài),受到靜 38、摩擦力作用,其大小為Ff=F=1 N,方向向右,為正值,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知,A圖像正確。
[答案] A
摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向的三類關(guān)系
摩擦力的方向與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,但與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向可能相同、可能相反、也可能不共線。
(一)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同
1.[多選]如圖所示,皮帶運(yùn)輸機(jī)將物體勻速地送往高處,下列結(jié)論正確的是( )
A.物體受到與運(yùn)動(dòng)方向相同的摩擦力作用
B. 39、傳送的速度越大,物體受到的摩擦力越大
C.物體所受的摩擦力與傳送的速度無(wú)關(guān)
D.物體受到的靜摩擦力為物體隨皮帶運(yùn)輸機(jī)上升的動(dòng)力
解析:選ACD 物體隨皮帶運(yùn)輸機(jī)一起上升的過(guò)程中,物體具有相對(duì)于皮帶下滑的趨勢(shì),受到沿皮帶向上的摩擦力作用,是使物體向上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力,其大小等于物體重力沿皮帶向下的分力,與傳送的速度大小無(wú)關(guān),故A、C、D正確,B錯(cuò)誤。
(二)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反
2.[多選]為了測(cè)定木塊和豎直墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù),某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn):用一根彈簧將木塊壓在墻上,同時(shí)在木塊下方有一個(gè)拉力F2作用,使木塊恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)(彈簧隨木塊一起向下運(yùn)動(dòng)),如圖所示?,F(xiàn)分別測(cè)出了彈簧的 40、彈力F1、拉力F2和木塊的重力G,則以下結(jié)論正確的是( )
A.木塊受到豎直向下的滑動(dòng)摩擦力
B.木塊所受的滑動(dòng)摩擦力阻礙木塊下滑
C.木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
D.木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
解析:選BD 木塊相對(duì)于豎直墻壁下滑,受到豎直向上的滑動(dòng)摩擦力,阻礙木塊下滑,A錯(cuò)誤,B正確。
分析木塊受力如圖所示。由平衡條件可得:FN=F1,F(xiàn)f=G+F2,又Ff=μFN,以上三式聯(lián)立可解得:μ=,故C錯(cuò)誤,D正確。
(三)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向不共線
3.[多選](2018·如東聯(lián)考)如圖,重為8 N的物塊靜止在傾角為30°的斜面上,若用平行于斜面且沿水平方向、大小為3 41、 N的力F推物塊時(shí),物塊剛好被推動(dòng)?,F(xiàn)施加平行于斜面的力F0推物塊,使物塊在斜面上做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)斜面體與水平地面間的摩擦力大小為f0。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,斜面體始終保持靜止。則( )
A.F0可能為0.5 N B.F0可能為5 N
C.f0可能為3 N D.f0可能為9 N
解析:選BC 對(duì)物塊受力分析,受推力F、重力G、支持力N和摩擦力f,將重力按照作用效果分解為沿斜面向下的分力F1=mgsin θ=4 N和垂直斜面向下的分力F2=mgcos θ=4 N;在與斜面平行的平面內(nèi),如圖,有f== N=5 N,當(dāng)施加平行于斜面的力F0推物塊時(shí),在斜面上,相當(dāng) 42、于物塊受到F0、F1(4 N)、f(5 N)三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),由三力平衡的特點(diǎn)可知,選項(xiàng)B、C正確。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:對(duì)摩擦力的理解
1.(2018·昆山模擬)下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法中正確的是( )
A.靜止的物體不可能受到滑動(dòng)摩擦力
B.相對(duì)靜止的兩個(gè)物體之間,也可能有摩擦力
C.有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體之間一定存在著摩擦力
D.運(yùn)動(dòng)物體受到的摩擦力的方向總是與它的運(yùn)動(dòng)方向相反
解析:選B 靜止的物體可以受到滑動(dòng)摩擦力的作用,如在地面上滑行的物體,地面受到是滑動(dòng)摩擦力,故A錯(cuò)誤;相對(duì)靜止的兩個(gè)物體之間,也可能有摩擦力,比如:在沿著斜向上運(yùn)動(dòng)的傳送帶上與傳送帶相對(duì)靜止的物體,故 43、B正確;有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體之間,接觸面不一定粗糙,因此不一定存在著摩擦力,故C錯(cuò)誤;摩擦力的方向可能與運(yùn)動(dòng)的方向相同,也可能與運(yùn)動(dòng)的方向相反,但總是和物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,故D錯(cuò)誤。
2.[多選]用如圖所示裝置研究摩擦力的變化規(guī)律,把木塊放在水平長(zhǎng)木板上,在彈簧測(cè)力計(jì)的指針下輕放一個(gè)小紙團(tuán),它只能被指針向左推動(dòng)。用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊,使拉力由零緩慢增大。下列說(shuō)法正確的是( )
A.木塊開始運(yùn)動(dòng)前,摩擦力逐漸增大
B.當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開始移動(dòng),此時(shí)拉力會(huì)突然變小
C.該實(shí)驗(yàn)裝置可以記錄最大靜摩擦力的大小
D.木塊開始運(yùn)動(dòng)前,拉力小于摩擦力
44、
解析:選ABC 由題意可知,開始時(shí)木塊保持不動(dòng),木塊受靜摩擦力,根據(jù)平衡條件可知摩擦力始終等于拉力,故摩擦力大小隨拉力的增大而增大;而當(dāng)拉力增大到某一大小時(shí),木塊開始滑動(dòng),此時(shí)說(shuō)明木塊恰好達(dá)到最大靜摩擦力;而由于滑動(dòng)摩擦力要小于最大靜摩擦力,所以木塊移動(dòng)后拉力將減小,根據(jù)紙團(tuán)的位置即可記錄下最大靜摩擦力,故A、B、C正確,D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:靜摩擦力的分析與計(jì)算
3.(2018·南京期末)為保障市民安全出行,有關(guān)部門規(guī)定:對(duì)乘坐軌道交通的乘客所攜帶的物品實(shí)施安全檢查。如圖所示為乘客在進(jìn)入地鐵站乘車前,將攜帶的物品放到以恒定速率運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上,使物品隨傳送帶一起運(yùn)動(dòng)并通過(guò)檢測(cè)儀接受檢查 45、時(shí)的情景。當(dāng)乘客將攜帶的物品輕放在傳送帶上之后,關(guān)于物品受到的摩擦力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)物品與傳送帶相對(duì)靜止時(shí),物品受到靜摩擦力
B.當(dāng)物品受到摩擦力作用時(shí),摩擦力方向與物品運(yùn)動(dòng)方向相同
C.當(dāng)物品受到摩擦力作用時(shí),物品不一定受到彈力作用
D.由于物品相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的,物品一定受到滑動(dòng)摩擦力
解析:選B 當(dāng)物品與傳送帶相對(duì)靜止時(shí),物品與傳送帶做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩者之間沒(méi)有要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),故物品不受靜摩擦力,也不受滑動(dòng)摩擦力,所以A、D錯(cuò)誤。物品受到的靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,由題意可知,物品有相對(duì)傳送帶向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故物品受到的摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相同 46、,故B正確。摩擦力存在的條件:①接觸面粗糙,②有彈力,③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。由此,有彈力不一定有摩擦力,有摩擦力一定有彈力。當(dāng)物品受到摩擦力作用時(shí),物品一定受到彈力的作用,故C錯(cuò)誤。
4.[多選](2018·長(zhǎng)春期末)如圖所示,三個(gè)相同的長(zhǎng)方形物體A、B、C疊放在水平面上。水平向右的恒力F作用在B上,三個(gè)物體靜止。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.B對(duì)A的摩擦力水平向左,大小為F
B.B對(duì)C的摩擦力水平向左,大小為F
C.C對(duì)B的摩擦力水平向左,大小為F
D.地面對(duì)C的摩擦力水平向左,大小為F
解析:選CD 對(duì)A受力分析,物體A處于平衡狀態(tài),只受重力和支持力,不受到摩擦力作用 47、,若存在摩擦力,則出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;對(duì)AB整體受力分析,水平方向受拉力和向左的摩擦力,根據(jù)平衡條件,C對(duì)B的摩擦力水平向左,大小為F;根據(jù)牛頓第三定律可知,B對(duì)C的摩擦力大小為F,方向水平向右,故B錯(cuò)誤,C正確;對(duì)ABC整體受力分析,整體受到重力,地面的支持力,向右的拉力F,地面對(duì)C的靜摩擦力,由共點(diǎn)力平衡可知,地面對(duì)C的摩擦力水平向左,大小為F,故D正確。
5.(2018·紅河州一模)如圖所示,物體A放在粗糙水平面上,左邊用一根輕彈簧和豎直墻相連,靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度小于原長(zhǎng)。若再用一個(gè)從零開始逐漸增大的水平力F向左推A,直到把A推動(dòng)。在A被推動(dòng)之前的過(guò)程中,彈簧對(duì)A的彈力F1大小和地 48、面對(duì)A的摩擦力Ff大小的變化情況是( )
A.F1保持不變,F(xiàn)f始終減小
B.F1保持不變,F(xiàn)f先減小后增大
C.F1始終增大,F(xiàn)f始終減小
D.F1先不變后增大,F(xiàn)f先減小后增大
解析:選B 由題意可知,放在粗糙水平面上,靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度小于原長(zhǎng),則彈簧對(duì)A的推力向右,由于粗糙水平面,因此物體A同時(shí)受到水平向左的靜摩擦力。當(dāng)再用一個(gè)從零開始逐漸增大的水平力F向左推A,直到把A推動(dòng)前的過(guò)程中,物體A受到的靜摩擦力從向左變?yōu)樗较蛴?。所以其大小先減小后增大,彈簧對(duì)物體A的彈力F1始終不變,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
6.[多選](2018·尖山區(qū)期中)如圖所示,水平力F將物體P壓在 49、豎直墻上,物體P始終處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若增大F,則P所受摩擦力增大
B.若減小F,則P所受摩擦力不變
C.若在P上放一物體,則P所受摩擦力增大
D.若在P上放一物體,則P所受摩擦力不變
解析:選BC 物體在豎直方向上受重力和靜摩擦力,兩個(gè)力平衡,增大或減小F,靜摩擦力始終等于重力,保持不變。在P上放一物體,對(duì)整體分析,由于靜摩擦力等于總重力,所以摩擦力變大,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:滑動(dòng)摩擦力的分析與計(jì)算
7.(2018·晉江市期中)如圖所示,將一張A4紙(質(zhì)量可忽略不計(jì))夾在物理書內(nèi),書對(duì)A4紙的壓力為3 N,A4紙與書之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 50、0.3,要把A4紙從書中拉出,拉力至少應(yīng)為( )
A.0.3 N B.0.9 N
C.1.2 N D.1.8 N
解析:選D A4紙與書上下兩個(gè)接觸面都有滑動(dòng)摩擦力,則有:Ff=2μFN=2×0.3×3 N=1.8 N
當(dāng)拉力等于摩擦力時(shí),拉力最小,所以有:F=1.8 N。
8.如圖所示,A、B兩物塊疊放在一起,在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到的摩擦力( )
A.方向向左,大小不變 B.方向向左,逐漸減小
C.方向向右,大小不變 D.方向向右,逐漸減小
解析:選A A、B兩物塊一起向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度 51、方向水平向左,大小恒定,由牛頓第二定律可得:FfB=mBa,故B所受的摩擦力方向水平向左,大小為mBa,恒定不變,A正確。
9.(2018·南陽(yáng)期中)一物塊m在水平力拉動(dòng)下,沿靜止的水平傳送帶由A端運(yùn)動(dòng)到B端,如圖甲所示,這時(shí)所受摩擦力為F1;現(xiàn)開動(dòng)機(jī)械讓傳送帶向左勻速轉(zhuǎn)動(dòng),再次將同樣的物塊m由傳送帶的左端勻速拉動(dòng)到右端,這時(shí)所受摩擦力大小為F2,如圖乙所示。則F1、F2的大小關(guān)系滿足( )
A.F1=F2 B.F1<F2
C.F1>F2 D.上述三種情況都有可能
解析:選A 根據(jù)題意,水平傳送帶靜止時(shí)和向左勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),將物塊m由傳送帶的左端勻速拉動(dòng)到右端的過(guò)程中,物塊m 52、受到的都是滑動(dòng)摩擦力,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和物塊對(duì)傳送帶的壓力大小都不變,由滑動(dòng)摩擦力公式F=μFN,得知F1=F2。
10.(2018·衡水二調(diào))裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出,如圖所示,則在勻加速拖出的過(guò)程中( )
A.材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小,摩擦力逐漸減小
B.材料與平臺(tái)之間的相對(duì)速度逐漸增大,摩擦力逐漸增大
C.平臺(tái)對(duì)材料的支持力逐漸減小,摩擦力逐漸減小
D.材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,支持力也不變,因而工人的拉力也不變
解析:選D 勻加速拖出材料的過(guò)程,只能持續(xù)到材料的重心離開臺(tái)面的瞬間,故在勻加速拉動(dòng)過(guò)程中,材料的重心在 53、臺(tái)面上,故材料對(duì)臺(tái)面的壓力不變,材料受到的支持力不變,故C錯(cuò)誤;而在拉動(dòng)過(guò)程中動(dòng)摩擦因數(shù)不變,由Ff=μFN可知摩擦力不變,故A、B錯(cuò)誤;因?yàn)槟Σ亮Σ蛔?,材料做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可知F-Ff=ma,因?yàn)榧铀俣炔蛔儯Σ亮Σ蛔?,所以工人的拉力不變,故D正確。
考點(diǎn)綜合訓(xùn)練
11.[多選]如圖甲、乙所示,傾角為θ的斜面上放置一滑塊M,在滑塊M上放置一個(gè)質(zhì)量為m的物塊,M和m相對(duì)靜止,一起沿斜面勻速下滑,下列說(shuō)法正確的是( )
A.圖甲中物塊m受到摩擦力
B.圖乙中物塊m受到摩擦力
C.圖甲中物塊m受到水平向左的摩擦力
D.圖乙中物塊m受到與斜面平行向上的摩擦力
解析 54、:選BD 對(duì)題圖甲:設(shè)物塊m受到重力、支持力、摩擦力,而重力、支持力平衡,若受到摩擦力作用,其方向與接觸面相切,方向水平,則物體m受力將不平衡,與題中條件矛盾,故假設(shè)不成立,A、C錯(cuò)誤。對(duì)題圖乙:設(shè)物塊m不受摩擦力,由于m勻速下滑,m必受力平衡,若m只受重力、支持力作用,由于支持力與接觸面垂直,故重力、支持力不可能平衡,則假設(shè)不成立,由受力分析知:m受到與斜面平行向上的摩擦力,B、D正確。
12.木塊A、B分別重50 N和70 N,它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2,與A、B相連接的輕彈簧被壓縮了5 cm,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng),已知彈簧的勁度系數(shù)為100 N/m。用F=7 N的水 55、平力作用在木塊A上,滑動(dòng)摩擦力近似等于最大摩擦力。如圖所示,則力F作用后( )
A.木塊A所受摩擦力大小是10 N
B.木塊A所受摩擦力大小是2 N
C.彈簧的彈力是12 N
D.木塊B所受摩擦力大小為12 N
解析:選B 木塊A、B與地面間的最大靜摩擦力分別為:
FmA=μGA=0.2×50 N=10 N,
FmB=μGB=0.2×70 N=14 N
根據(jù)胡克定律得,彈簧的彈力大小為
F彈=kx=100×0.05 N=5 N
當(dāng)F=7 N時(shí),F(xiàn)-F彈=2 N<FmA,F(xiàn)彈<FmB,所以兩物體都保持靜止?fàn)顟B(tài)。
則由平衡條件得
木塊A所受摩擦力為FA=F-F彈=2 N, 56、方向水平向左。木塊B所受的摩擦力為FB=F彈=5 N,方向水平向左。
13.(2018·西安聯(lián)考)如圖所示,A、B兩物體疊放在水平地面上,A物體質(zhì)量m=20 kg,B物體質(zhì)量M=30 kg。處于水平位置的輕彈簧一端固定于墻壁,另一端與A物體相連,輕彈簧處于自然狀態(tài),其勁度系數(shù)為250 N/m,A與B之間、B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5?,F(xiàn)有一水平推力F作用于物體B上使B緩慢地向墻壁移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)0.2 m時(shí),水平推力F的大小為(已知A、B之間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2)( )
A.350 N B.300 N
C.250 N D.200 N
解析:選 57、B 假設(shè)A、B間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),則輕彈簧的壓縮量為x=0.2 m,此時(shí)輕彈簧的彈力大小為F=kx=50 N,而A與B間的最大靜摩擦力為FfA=μmg=100 N,所以A、B之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),它們之間的摩擦力為靜摩擦力,其大小為Ff1=50 N,B與地面間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,其大小為Ff2=μ(m+M)g=250 N,由B緩慢移動(dòng),可知推力的大小為F=Ff1+Ff2=300 N,即B選項(xiàng)正確。
14.(2018·南京模擬)如圖所示,位于水平桌面上的物塊P,由跨過(guò)定滑輪的輕繩與物塊Q相連,從滑輪到P和Q的兩段繩都是水平的。已知Q與P之間以及P與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是μ,兩物塊的質(zhì)量都是m,滑輪 58、的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)。若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運(yùn)動(dòng),則F的大小為( )
A.4μmg B.3μmg
C.2μmg D.μmg
解析:選A 因?yàn)镻、Q都做勻速運(yùn)動(dòng),因此可用整體法和隔離法求解。隔離Q進(jìn)行分析,Q在水平方向受繩向左的拉力FT和向右的摩擦力Ff1=μmg,因此FT=μmg。對(duì)整體進(jìn)行分析,整體受繩向左的拉力2FT,桌面對(duì)整體的向左的摩擦力Ff2=2μmg,向右的外力F,由平衡條件得:F=2FT+Ff2=4μmg。故A正確。
15.[多選](2018·安陽(yáng)聯(lián)考)如圖甲所示,A、B兩個(gè)物體疊放在水平面上,B的上下表面均水平,A物體與一 59、拉力傳感器相連接,連拉力傳感器和物體A的細(xì)繩保持水平。從t=0時(shí)刻起,用一水平向右的力F=kt(k為常數(shù))作用在B的物體上,力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示,已知k、t1、t2,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。據(jù)此可求( )
A.A、B之間的最大靜摩擦力
B.水平面與B之間的滑動(dòng)摩擦力
C.A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μAB
D.B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
解析:選AB 當(dāng)B被拉動(dòng)后,力傳感器才有示數(shù),地面對(duì)B的最大靜摩擦力為Ffm=kt1,A、B相對(duì)滑動(dòng)后,力傳感器的示數(shù)保持不變,則FfAB=kt2-Ffm=k(t2-t1),A、B正確;由于A、B的質(zhì)量未知,則μAB和μ不能 60、求出,C、D錯(cuò)誤。
第3節(jié)力的合成與分解
(1)合力及其分力均為作用于同一物體上的力。(√)
(2)合力及其分力可以同時(shí)作用在物體上。(×)
(3)幾個(gè)力的共同作用效果可以用一個(gè)力來(lái)代替。(√)
(4)在進(jìn)行力的合成與分解時(shí),都要應(yīng)用平行四邊形定則或三角形定則。(√)
(5)兩個(gè)力的合力一定比其分力大。(×)
(6)互成角度的兩個(gè)力的合力與分力間一定構(gòu)成封閉的三角形。(√)
(7)既有大小又有方向的物理量一定是矢量。(×)
突破點(diǎn)(一) 力的合成問(wèn)題
1.共點(diǎn)力合成的常用方法
(1)作圖法:從力的作用點(diǎn)起,按同一標(biāo)度作出兩個(gè)分力F1和F2的 61、圖示,再以F1和F2的圖示為鄰邊作平行四邊形,畫出過(guò)作用點(diǎn)的對(duì)角線,量出對(duì)角線的長(zhǎng)度,計(jì)算出合力的大小,量出對(duì)角線與某一力的夾角確定合力的方向(如圖所示)。
(2)計(jì)算法:幾種特殊情況的共點(diǎn)力的合成。
類 型
作 圖
合力的計(jì)算
①互相垂直
F=
tan θ=
②兩力等大,夾角為θ
F=2F1cos
F與F1夾角為
③兩力等大且?jiàn)A角120°
合力與分力等大
(3)力的三角形定則:將表示兩個(gè)力的圖示(或示意圖)保持原來(lái)的方向依次首尾相接,從第一個(gè)力的作用點(diǎn),到第二個(gè)力的箭頭的有向線段為合力。平行四邊形定則與三角形定則的關(guān)系如圖甲、乙所 62、示。
2.合力的大小范圍
(1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成
|F1-F2|≤F合≤F1+F2
即兩個(gè)力大小不變時(shí),其合力隨夾角的增大而減小,當(dāng)兩力反向時(shí),合力最小,為|F1-F2|,當(dāng)兩力同向時(shí),合力最大,為F1+F2。
(2)三個(gè)共點(diǎn)力的合成
①三個(gè)力共線且同向時(shí),其合力最大,為F1+F2+F3。
②任取兩個(gè)力,求出其合力的范圍,如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi),則三個(gè)力的合力最小值為零;如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi),則合力最小值等于最大的力減去另外兩個(gè)力。
[題點(diǎn)全練]
1.如圖所示為兩個(gè)大小不變、夾角θ變化的力的合力的大小F與θ角之間的關(guān)系圖像(0≤θ≤2π),下列說(shuō)法中正確的是( 63、 )
A.合力大小的變化范圍是0≤F≤14 N
B.合力大小的變化范圍是2 N≤F≤10 N
C.這兩個(gè)分力的大小分別為6 N和8 N
D.這兩個(gè)分力的大小分別為2 N和8 N
解析:選C 由題圖可知:當(dāng)兩力夾角為180°時(shí),兩力的合力為2 N,而當(dāng)兩力夾角為90°時(shí),兩力的合力為10 N。則這兩個(gè)力的大小分別為6 N、8 N,故C正確;D錯(cuò)誤。當(dāng)兩個(gè)力方向相同時(shí),合力等于兩個(gè)力之和14 N;當(dāng)兩個(gè)力方向相反時(shí),合力等于兩個(gè)力之差2 N,由此可見(jiàn):合力大小的變化范圍是2 N≤F≤14 N,故A、B錯(cuò)誤。
2.(2017·全國(guó)卷Ⅲ)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80 64、cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長(zhǎng)也為80 cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100 cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?彈性繩的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi))( )
A.86 cm B.92 cm
C.98 cm D.104 cm
解析:選B 將鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)時(shí),由數(shù)學(xué)知識(shí)可知鉤碼兩側(cè)的彈性繩(勁度系數(shù)設(shè)為k)與豎直方向夾角θ均滿足sin θ=,對(duì)鉤碼(設(shè)其重力為G)靜止時(shí)受力分析,得G=2kcos θ;彈性繩的兩端移至天花板上的同一點(diǎn)時(shí),對(duì)鉤碼受力分析,得G=2k,聯(lián)立解得L=92 cm,可知A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng) 65、正確。
3.[多選](2018·蘇州模擬)如圖所示,將長(zhǎng)為l橡皮筋上端O固定在豎直放置的木板上,另一端M通過(guò)細(xì)線懸掛重物。某同學(xué)用水平力F在M處拉住橡皮筋,緩慢拉動(dòng)M至A點(diǎn)處,松開后,再次用水平力拉M,緩慢將橡皮筋也拉至OA直線上,此時(shí)M位于圖中的B點(diǎn)處,則下列判斷正確的是( )
A.當(dāng)M被拉至A點(diǎn)處時(shí),橡皮筋長(zhǎng)度OA可能小于l
B.當(dāng)M被分別拉到A、B兩點(diǎn)處時(shí),橡皮筋的彈力TA=TB
C.當(dāng)M被分別拉到A、B兩點(diǎn)處時(shí),所用水平拉力FA<FB
D.上述過(guò)程中此橡皮筋的彈力不遵循胡克定律
解析:選BD 物體受三個(gè)力,設(shè)橡皮筋與豎直方向的夾角為θ,根據(jù)平衡條件,三 66、個(gè)力平移后可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形,如圖所示,根據(jù)平衡條件,有:T=,F(xiàn)=Gtan θ;橡皮筋豎直時(shí)拉力等于重力G,而T=>G,故橡皮筋長(zhǎng)度OA一定是大于l,故A錯(cuò)誤;由于重力和角度θ不變,故水平拉力和橡皮筋的拉力均不變,即TA=TB、FA=FB,故B正確,C錯(cuò)誤;橡皮筋第二次拉到與豎直方向成θ時(shí),橡皮筋的拉力大小不變,但長(zhǎng)度變大了,說(shuō)明超出了彈性限度,不遵循胡克定律,故D正確。
突破點(diǎn)(二) 力的分解問(wèn)題
1.按作用效果分解力的一般思路
2.正交分解法
(1)定義:將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。
(2)建立坐標(biāo)軸的原則:一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn),在靜力學(xué)中,以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標(biāo)軸上);在動(dòng)力學(xué)中,通常以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系。
(3)方法:物體受到F1、F2、F3…多個(gè)力作用求合力F時(shí),可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。
x軸上的合力:
Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…
y軸上的合力:
Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…
合力大?。篎=
合力方向:與x軸夾角設(shè)為θ,則tan θ=。
[
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