高中物理人教版 (新课标)必修13 摩擦力课时训练

第2课时　滑动摩擦力

基础过关练

题组一　对滑动摩擦力的理解

1.(2020福建泉州泉港一中高一上期末)关于摩擦力和弹力的正确说法是 (　　)

A.在同一接触面上,摩擦力的方向一定与弹力的方向垂直

B.两个物体之间如果有弹力,就一定有摩擦力

C.两物体间的弹力越大,摩擦力也越大

D.弹力可以是动力,摩擦力只能是阻力

题组二　滑动摩擦力的分析与计算

2.(2019广东深圳中学高一上期中)如图所示,P是位于水平粗糙桌面上的物块,用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳将P与钩码Q相连,Q的质量为m,在P向右匀速运动的过程中,桌面上的绳子始终是水平的,重力加速度为g。下列说法正确的是              (　　)

A.P所受拉力的施力物体是钩码Q,大小等于mg

B.P所受拉力的施力物体是绳子,大小等于mg

C.P所受摩擦力的方向水平向左,大小一定小于mg

D.P所受摩擦力的方向水平向左,大小一定大于mg

3.(2021河北沧州期中)如图所示,水平地面上有一个向右运动的物体,质量为2 kg,且物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,现受到一个向左的推力F=10 N作用,此时物体所受的摩擦力是(g=10 m/s2)              (　　)

A.4 N,方向向左 B.10 N,方向向右

C.4 N,方向向右 D.10 N,方向向左

4.(2020山西运城高一上期中)武警战士双手握住竖直杆进行体能训练,以下说法正确的是(　　)

A.他停在空中时增大握杆力,所受到的摩擦力随之增大

B.他沿杆匀速下滑时,所受到的摩擦力方向竖直向下

C.他沿杆匀速上攀时,所受到的摩擦力为滑动摩擦力

D.他沿杆匀速下滑时,所受到的摩擦力方向竖直向上

5.(2019吉林长春外国语学校高一上期末)如图所示,轻质弹簧的劲度系数k=20 N/cm,用其拉着一个重为200 N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量为4 cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,求:

(1)物体与水平面间的动摩擦因数;

(2)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力的大小。

题组三　探究影响滑动摩擦力大小的因素

6.(2020江苏新沂校级模拟)已知一些材料间的动摩擦因数如下:

质量为1 kg的物块放置于水平面上,现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动此物块时,读得弹簧测力计的示数为3 N,则两接触面的材料可能是(取g=10 m/s2)              (　　)

A.钢—钢 B.木—木

C.木—金属 D.木—冰

7.(2021河北唐山期中)(多选)如图所示,在研究摩擦力的实验中用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块,小木块的运动状态及弹簧测力计的读数如表所示(每次实验时木块与桌面的接触面相同),则从表分析可知              (　　)

A.滑动摩擦力大小为0.5 N

B.最大静摩擦力大小一定为0.63 N

C.滑动摩擦力一定小于静摩擦力

D.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的

能力提升练

题组一　滑动摩擦力的分析与计算

1.(2019福建师大附中高一上期中,)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=4 N的拉力拉木板B向左匀速运动时,木块A静止且轻质弹簧测力计读数为1 N。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,则木块A与木板B的质量之比mA∶mB为              (　　)

A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4

题组二　摩擦力的突变

2.(2021河南赣州统考,)用如图所示装置研究摩擦力的变化规律,把木块和弹簧测力计放在水平长木板上,在弹簧测力计的指针左侧放一个小纸团,它只能被指针向左推动。用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使拉力由零缓慢增大。下列说法正确的是              (　　)

A.木块开始运动前,摩擦力可以用公式F=μFN计算

B.该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小

C.木块开始运动前,拉力小于摩擦力

D.当拉力达到某一数值时木块开始移动,运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大

3.(2021北京朝阳统考,)如图所示,在研究摩擦力的实验中,通过向小桶中增加沙子来增大对小车的拉力F,小桶的质量忽略不计,则小物块A所受的摩擦力f随拉力F的变化关系是              (　　)

题组三　测定动摩擦因数

4.(2020福建漳州五校高一上联考,)(多选)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,连接拉力传感器和物体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物体上,拉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

5.(2019浙江温州十五校联合体高一上期中,)如甲图所示把一根长20 cm的轻质弹簧上端固定,下端系一质量1 kg的木块,当木块静止时,弹簧长为25 cm;把此木块放在水平桌面上,用这个轻质弹簧水平拉它,当弹簧长为22 cm时,木块沿桌面匀速运动,如乙图。(g取10 m/s2)求:

(1)弹簧的劲度系数;

(2)木块与桌面间的动摩擦因数。

答案全解全析

基础过关练

1.A　在同一接触面上,摩擦力的方向一定与弹力的方向垂直,故A正确;两个物体之间如果有弹力,还必须接触面粗糙以及两物体间有相对运动或者相对运动的趋势才会有摩擦力,故B错误;两物体间的弹力越大,摩擦力不一定越大,例如两物体之间是静摩擦力时,摩擦力大小与两物体之间的弹力大小无关,故C错误;摩擦力可以是阻力,也可以是动力,故D错误。

2.B　P所受拉力的施力物体为绳子,大小等于钩码的重力mg,故A错误,B正确。P所受到的摩擦力方向与拉力方向相反,即向左,根据二力平衡的关系可知,其大小一定等于mg,故C、D错误。

3.A　依题意,物体相对于地面向右运动,受到地面的滑动摩擦力方向向左,物体在水平面上运动,F也在水平方向,则物体对地面的压力大小等于物体的重力,即FN=mg,所以物体受到的滑动摩擦力大小为f=μFN=μmg=0.2×20 N=4 N,故A正确,B、C、D错误。故选A。

4.D　战士停在空中时增大握杆力,所受到的静摩擦力仍等于重力,大小不变,故A错误;战士用双手握住竖直杆匀速滑下时,由二力平衡可知,受到的滑动摩擦力向上,且 f下=G,故B错误,D正确;战士用双手握住竖直杆匀速上攀时,由二力平衡可知,受到的静摩擦力向上,且f上=G,故C错误。

5.答案　(1)0.4　(2)80 N

解析　(1)由F=kx=μFN,FN=G知

μ===0.4

(2)物体所受的摩擦力大小不变,为Ff=μFN=0.4×200 N=80 N。

6.B　物体匀速运动时拉力F=f,滑动摩擦力f=μFN =μmg,解得μ=0.3,故选B。

7.AD　小木块做匀速直线运动时,根据受力平衡可知滑动摩擦力等于弹簧测力计的拉力,故滑动摩擦力大小为0.5 N,故A正确;小木块刚由静止状态变为运动状态时所测的弹力大小才等于最大静摩擦力大小,但第二次实验不一定属于该情况,故最大静摩擦力不一定为0.63 N,故B错误;静摩擦力的取值范围为0≤f静≤f静max,滑动摩擦力略小于最大静摩擦力,故C错误;放在水平桌面上的小木块只要相对桌面运动,不论做什么运动,受到的滑动摩擦力大小均为f滑=μN压,其中N压=mg,故在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的,故D正确。故选A、D。

能力提升练

1.B　木块A受到的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力二力平衡,则μmAg=1 N;木块A对木板B的滑动摩擦力大小为μmAg,方向为水平向右;地面对木板B的滑动摩擦力大小为μ(mA+mB)g,方向为水平向右;由B受力平衡可知F=μmAg+μ(mA+mB)g=4 N,解得mA∶mB=1∶2,故B正确。

2.B　由题意可知,开始时木块保持不动,木块受静摩擦力,根据平衡条件可知摩擦力始终等于拉力,故摩擦力大小随拉力的增大而增大;而当拉力增大到某一数值时,木块开始滑动,说明此时木块与长木板间恰好达到最大静摩擦力;而由于滑动摩擦力小于最大静摩擦力,所以木块移动后,若木块做匀速运动,拉力将减小,根据纸团的位置即可记录下最大静摩擦力,故B正确,A、C、D错误。故选B。

3.B　当F较小时,小车不动,小车与A间是静摩擦力,随着F的增大而增大,当F达到最大静摩擦力后小车运动,与A间是滑动摩擦力,比最大静摩擦力稍小,之后F增大,摩擦力不变,故选B。

4.AB　0~t1时间内,A物体不受水平拉力,说明水平面对B物体的静摩擦力没有达到最大值,t1~t2时间内拉力传感器的示数逐渐增大,说明水平面对B物体的静摩擦力达到最大值,B对A有向右的静摩擦力,t2时刻后力传感器的示数不变,说明B相对A向右运动,A物体受到滑动摩擦力,则t2时刻A、B之间的静摩擦力达到最大值,且为fmax=k(t2-t1),故选项A正确。由于B运动后A静止不动,则A、B间有滑动摩擦力,等于k(t2-t1),水平面与B之间的滑动摩擦力f=kt2-k(t2-t1)=kt1,故选项B正确。由于A对B的压力不能求出,所以不能求出A、B之间的动摩擦因数μAB,故选项C错误。B对水平面的压力求不出来,因此不能求出B与水平面间的动摩擦因数,故选项D错误。

5.答案　(1)200 N/m　(2)0.4

解析　(1)当弹簧上端固定时,根据胡克定律得 F1=mg=k(l1-l0),得k== N/m=200 N/m;

(2)木块沿桌面匀速运动时,弹簧对物块的拉力的大小F2=k(l2-l0)=200×(0.22-0.20)N=4 N;

由二力平衡得F2=μmg

解得μ=0.4。