高中物理教科版 (2019)必修 第一册3 摩擦力习题

3　摩擦力

基础过关练　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

题组一　摩擦力的基本概念及产生条件

1.关于静摩擦力,下列说法中正确的是 (　　)

A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力

B.静摩擦力总是阻碍物体的运动

C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反

D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值

2.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是 (　　)

A.压力越大,滑动摩擦力越大

B.压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大

C.压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大

D.动摩擦因数不变,压力越大,滑动摩擦力越大

题组二　摩擦力的判断

3.(2021四川阆中高三上月考)人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀速运动,如图所示,以下说法正确的是              (　　)

A.人受到重力和支持力的作用

B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用

C.支持力的方向垂直于斜面

D.摩擦力的方向沿斜面向上

4.(2020上海高三二模)如图,在水平桌面上放置一张白纸,用杯子压住白纸。现向右轻轻拉白纸,白纸未被拉动。下列说法正确的是              (　　)

A.杯子受到向右的摩擦力

B.杯子受到向左的摩擦力

C.桌面受到向右的摩擦力

D.桌面受到向左的摩擦力

5.(2020陕西西安长安第五中学月考)(多选)如图所示,物体A、B叠放在物体C上,水平力F作用于A,使A、B、C一起匀速运动,各接触面间的摩擦力的情况是(　　)

A.A对C有向左的摩擦力

B.C对地有向左的摩擦力

C.C对B有向左的摩擦力

D.物体C受到三个摩擦力作用

6.(多选)如图为表面粗糙的倾斜皮带传输装置,皮带的传动速度保持不变。物体被无初速度地放在皮带的底端A上,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置B后就不再相对皮带滑动,而是随皮带一起匀速运动,直至传送到顶端C,分析在传送过程中物体受到的摩擦力              (　　)

A.在AB段为沿皮带向上的滑动摩擦力

B.在AB段为沿皮带向下的滑动摩擦力

C.在BC段不受静摩擦力

D.在BC段受沿皮带向上的静摩擦力

题组三　摩擦力的大小

7.(2021江苏高一月考)重100 N的物体,静止在粗糙的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当物体受到一个大小为10 N,方向水平向右的拉力作用时,水平面对物体的摩擦力大小和方向是              (　　)

A.10 N,水平向左

B.10 N,水平向右

C.20 N,水平向左

D.20 N,水平向右

8.如图所示,A、B两物体重力都等于10 N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,F1=1 N和F2=2 N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为              (　　)

A.3 N,6 N　　　　B.1 N,2 N

C.1 N,1 N　　　　D.0 N,1 N

能力提升练　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

题组一　判断摩擦力有无及方向

1.(2021四川阆中高三上月考,)用手握瓶子,瓶子静止在手中,下面说法正确的是              (　　)

A.手对瓶子的压力恰好等于瓶子的重力

B.手对瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力

C.手握得越紧,手对瓶子的摩擦力越大

D.手对瓶子的摩擦力必须大于瓶子的重力

2.(2021山东济南高一期中,)质量为m的杆AB,处于静止状态,A端用细绳竖直悬挂,B端放在地板上,如图所示,下列有关杆B端所受摩擦力的说法中,正确的是(　　)

A.B端受到的静摩擦力方向向右

B.B端受到的静摩擦力方向向左

C.B端受到的静摩擦力沿细杆AB斜向下

D.B端不受静摩擦力作用

3.(2020云南昆明官渡第一中学高一开学考试,)我国的高铁技术在世界处于领先地位,高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳,几乎感觉不到放在桌上的水杯晃动。图乙为高铁车厢示意图,A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上,物块与桌面间的动摩擦因数相同,A的质量比B的质量大,车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动,A、B相对于桌面始终保持静止,下列说法正确的是              (　　)

A.A受到2个力的作用

B.B受到3个力的作用

C.A受到桌面对它向右的摩擦力

D.B受到A对它向右的弹力

4.(2021安徽六安中学高三上开学考试,)(多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一物块M,在物块M上放置另一个物块m,M和m相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是              (　　)

A.图甲中物块m受到摩擦力

B.图乙中物块m受到摩擦力

C.图甲中物块m受到水平向左的摩擦力

D.图乙中物块m受到沿斜面向上的摩擦力

5.(2020山东济南一中高一上期中,)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是              (　　)

A.A物体受到的摩擦力方向向右

B.三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零

C.B受到的摩擦力沿斜面向下

D.B、C受到的摩擦力方向相反

6.(2021山东兖矿一中高三上月考,)(多选)如图所示,斜面B放置于水平地面上,其两侧放有物体A、C,物体C通过轻绳连接于天花板,轻绳平行于斜面且处于拉直状态,A、B、C均静止,下列说法正确的是              (　　)

A.A、B间的接触面一定是粗糙的

B.地面对B一定有摩擦力

C.B、C间的接触面可能是光滑的

D.B一共受到6个力的作用

题组二　摩擦力的分析与计算

7.(2020海南三亚华侨学校高一开学考试,)如图所示,用力F把铁块压在竖直墙上不动,那么,当F增大时,关于铁块对墙的压力N,铁块受墙的摩擦力f,下列判断正确的是              (　　)

A.N增大,f不变                        B.N增大,f增大

C.N变小,f不变                        D.N不变,f不变

8.(2021宁夏青铜峡高级中学高三上月考,)(多选)如图所示,用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t=0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻,F减小为零。物体所受的摩擦力Ff随时间t变化的图像可能是(　　)

9.(2021四川眉山仁寿二中高三上月考,)如图所示,质量为m的木块A叠放在质量为M的水平长直木板B上,A与墙壁用水平细绳连接,A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ,今用一水平向右恒力F拉B使之向右匀速运动,关于A、B受到摩擦力的情况,下列说法正确的是              (　　)

A.A受到与F方向相反的摩擦力,数值为μmg

B.A受到与F方向相同的摩擦力,数值为μmg

C.B受到地面施加的与F方向相反的摩擦力,大小为μMg

D.B受到地面施加的与F方向相反的摩擦力,大小为F

10.(2021陕西西安高三上月考,)(多选)木块A、B的重力均为40 N,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Δx=2.0 cm,弹簧的劲度系数k=400 N/m,系统置于水平地面上静止不动,现用F=10 N的水平力推木块B,如图所示,力F作用后              (　　)

A.木块A所受静摩擦力大小为8 N

B.弹簧的压缩量变为2.5 cm

C.木块B所受静摩擦力为0

D.木块B所受静摩擦力大小为2.0 N

11.(2020吉林长春外国语学校高二开学考试,)某市首届“工匠杯”职工技能竞赛决赛开赛,现场20名建筑工人展现出较高的技术水准。如图所示,竞赛工地上某建筑工人用砖夹搬运5块相同的砖(图中阴影部分相当于砖夹),当砖处于平衡状态时,下列说法正确的是              (　　)

A.砖夹对砖块的水平压力越大,砖1、砖5两块砖受到的摩擦力越大

B.砖3受到砖4施加的摩擦力大小等于自身重力的一半

C.砖4对砖3的摩擦力方向竖直向下

D.砖1受到砖2施加的摩擦力与砖4受到砖5施加的摩擦力完全相同

12.(2020山东德州实验中学高三月考,)如图所示:一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C,丝带绕过两定滑轮,在两滑轮之间的丝带上放置了球B,D通过细绳跨过定滑轮水平牵引C物体。整个系统处于静止状态。已知mA= kg,mC=2 kg,mD=0.5 kg,B物体两侧丝带间夹角为60°,C物体连接丝带与水平面夹角为30°,此时C恰能保持静止状态。求:(g=10 m/s2)

(1)物体B的质量m;

(2)物体C与地面间的摩擦力的大小f;

(3)物体C与地面的动摩擦因数μ(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)。

基础过关练

1.C　由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,并不一定阻碍物体的运动,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小通常随物体所受其他外力的变化而变化,D错误。

2.D　由滑动摩擦力计算式Ff=μFN知,两物体间滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数μ及压力FN有关,与接触面积及两物体间的相对运动速度无关,D正确。

3.A　人匀速运动,受到重力和支持力的作用,水平方向不受摩擦力作用,选项A正确,B、D错误;支持力的方向竖直向上,与重力平衡,选项C错误。

4.C　对杯子分析可知,杯子处于静止状态,杯子相对于白纸没有运动趋势,故不受摩擦力,如果杯子受到摩擦力,则杯子水平方向受力不平衡,故A、B错误;由于白纸相对于桌面有向右的运动趋势,故白纸下表面受到桌面向左的摩擦力,根据力的相互性可得桌面受到向右的摩擦力,故C正确,D错误。

5.AB　对A受力分析,受拉力F、重力、支持力和向右的静摩擦力,物体匀速运动,受力平衡,故f=F,故A对C有向左的静摩擦力,故A正确;对B受力分析,由于其匀速运动,故合力为零,仅受重力和支持力,不受摩擦力,故C错误;对整体受力分析,受拉力F、重力、支持力和向右的滑动摩擦力;再对C受力分析,受重力、A对C的压力、B对C的压力、地面对C的支持力、A对C向左的静摩擦力和地面对C向右的滑动摩擦力,则C对地有向左的摩擦力,故B正确,D错误。

6.AD　从A到B物体向上加速运动,从B到C物体做匀速直线运动。从A到B过程,物体与皮带之间有相对滑动,且二者接触面粗糙,故物体受到沿着皮带向上的滑动摩擦力。从B到C物体做匀速直线运动,受力平衡,合力为零,物体受重力、支持力和沿皮带向上的静摩擦力,故选项A、D正确。

7.A　物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,故有fmax=Ff=μFN=μG=20 N,故当物体受到一个大小为10 N,方向水平向右的拉力作用时,物体相对地面有向右的运动趋势,拉力小于最大静摩擦力,故物体静止不动,此时摩擦力f=F=10 N,方向水平向左,故A正确,B、C、D错误。

8.C　因两个物体都处于静止状态,故所受的摩擦力均为静摩擦力;对物体A受力分析可知:F1=fA=1 N;对A、B整体由平衡条件可知:F2=F1+f地B,解得f地B=1 N,故选项C正确。

能力提升练

1.B　瓶子静止,所以竖直方向和水平方向上受力分别平衡,竖直方向受向下的重力和手对瓶子的摩擦力,所以手对瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力。只要瓶子静止,摩擦力就始终等于重力;水平方向上手对瓶子的压力平衡。水平方向上的压力和竖直方向的力没有关系,故B正确,A、C、D错误。

2.D　假设B端和水平面是光滑的,则杆AB受到竖直向上的支持力,竖直向上的绳子拉力和竖直向下的重力,能够保持静止,则B端和地面无相对运动趋势,即不受摩擦力,D正确。

3.A　高铁在平直的铁轨上向右做匀速直线运动,此时A、B均在向右做匀速运动,故A、B均只受重力和支持力作用,水平方向没有外力,故水平方向均不受摩擦力,同时A、B间也没有弹力作用,故A正确,B、C、D错误。

4.BD　图甲中以m为研究的对象,则由于两个物体一起做匀速运动,所以m只受到重力与支持力的作用,水平方向没有摩擦力,故A、C错误;图乙中以物块m为研究的对象,m匀速运动,受力平衡,则m受到重力、斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力,故B、D正确。

5.B　A物体做水平方向的匀速直线运动,水平方向不受摩擦力,故A错误;B、C物体均有相对传送带向下滑动的趋势,故均受到沿斜面向上的静摩擦力,B正确,C、D错误。

6.ABC　以A为研究对象,受到的重力和支持力不可能平衡,所以A一定受到B对A沿斜面向上的静摩擦力,即A、B间的接触面一定是粗糙的,故A正确;以A、B、C整体为研究对象,受到重力和地面的支持力、斜向左上的轻绳的拉力,这三个力不可能平衡,所以地面对B有水平向右的静摩擦力,故B正确;以C为研究对象,受到重力和B对C的支持力、斜向左上的轻绳的拉力,这三个力可能平衡,所以B、C之间可能没有静摩擦力,B、C间的接触面可能是光滑的,故C正确;以B为研究对象,可能受到重力、A对B的压力、C对B的压力、地面对B的支持力、摩擦力和A对B的静摩擦力六个力作用,也可能受到重力、A对B的压力、C对B的压力、地面对B的支持力与摩擦力、A对B的静摩擦力和C对B的静摩擦力七个力作用,故D错误。

7.A　当F增大时,铁块仍处于静止状态,竖直方向受力平衡,即铁块受墙的摩擦力f始终等于铁块的重力,大小不变,故B错误;设墙对铁块的弹力为N',则N'与F是一对平衡力,当F增大时,N'增大,由力的相互性知N也增大,故A正确,C、D错误。

8.AD　由题意可知,物体在匀速运动,从t=0时刻,拉力F开始均匀减小,t1时刻拉力减小为零,出现的摩擦力有两种可能,一是当拉力为零时,物体仍在滑动,则受到的一直是滑动摩擦力,即Ff大小不变,A正确;另一种是在拉力为零前,物体已静止,则物体先是受滑动摩擦力,后是受静摩擦力,滑动摩擦力大小不变,而静摩擦力的大小与拉力相等,而此时拉力小于滑动摩擦力大小,D正确,B、C错误。

9.B　B向右匀速运动,则A相对B向左运动,所以A受到B施加的摩擦力方向向右,与F方向相同。A竖直方向受力平衡,则A、B间弹力大小为mg,A受到的摩擦力大小fA=μmg,故A项错误,B项正确;B相对地面向右滑行,则B受到地面施加的摩擦力方向向左,与F方向相反。对整体分析知,B与地面间弹力大小为(M+m)g,B受到地面施加的摩擦力大小f=μ(M+m)g,B向右匀速运动,在水平方向受拉力F、地面对B的摩擦力、A对B向左的摩擦力,则B受到地面施加的摩擦力大小f≠F,故C、D两项错误。

10.AD　由胡克定律,得F=kΔx=400×0.02 N=8 N,木块与地面间的最大静摩擦力为fm=μmg=0.25×40 N=10 N,因A、B均静止,则摩擦力均为8 N,当施加水平推力F=10 N时,B水平方向受到向右8 N的弹簧弹力、向左10 N的推力,故摩擦力变为2 N,B仍处于静止,故C错误,D正确;施加水平推力F=10 N后,弹簧长度没有变化,A水平方向受到的弹力不变,根据平衡条件得fA=F弹=8 N,故A正确,B错误。

11.B　先对5块砖整体受力分析,受重力5G和两侧砖夹对砖向上的静摩擦力2f,根据平衡条件,有2f=5G,解得f=G,即砖夹对砖1、砖5的静摩擦力为G,对砖5分析,受重力G、砖夹对其向上的静摩擦力f1=G,所以砖4对砖5有向下的摩擦力f2=G;再对砖4分析,受重力G、砖5对砖4有向上的摩擦力f'2=G,所以砖3对砖4有向下的摩擦力f3=G,则砖4对砖3有向上的摩擦力f'3=G,故A、C错误,B正确;砖1受到砖2施加的摩擦力与砖4受到砖5施加的摩擦力大小相等,方向相反,故D错误。

12.答案　(1)3 kg　(2)10 N　(3)

解析　(1)对B与丝带的接触点受力分析,受B的压力,大小与B的重力相等,还有两侧的拉力,根据平衡条件,知

2mAg cos 30°=mg

解得m=3 kg

(2)对C受力分析,受重力、细绳的拉力和丝带的拉力、支持力和摩擦力,根据平衡条件,知水平方向受力平衡,则

mAg cos 30°=mDg+f

解得f=10 N

(3)对C受力分析,竖直方向受力平衡

支持力N=mCg-mAg sin 30°=15 N

由f=μN,知μ==。