摩擦力受力分析練習題

2022-10-05 10:30:04 字數 5096 閱讀 8923

【重點精析】

一、靜摩擦力的有無及方向的判定

1.假設法:假設接觸面光滑(即無摩擦力)時,看物體是否發生相對運動.若發生相對運動,則說明物體間有相對運動趨勢,且假設接觸面光滑後物體發生相對運動的方向即為相對運動趨勢的方向,從而確定靜摩擦力的方向.

也可以先假設靜摩擦力沿某方向,再分析物體運動狀態是否出現跟已知條件相矛盾的結果,從而對假設方向做出取捨.

2.狀態法:根據二力平衡條件、牛頓第二定律或牛頓第三定律,可以判斷靜摩擦力的方向.假如用一水平力推桌子,若桌子在水平地面上靜止不動,這時地面會對桌子施一靜摩擦力.根據二力平衡條件可知,該靜摩擦力的方向與推力的方向相反.加速狀態時物體所受的靜摩擦力可由牛頓第二定律確定.

3.利用牛頓第三定律(即作用力與反作用力的關係)來判斷.此法的關鍵是抓住「力是成對出現的」,先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據「反向」確定另一物體受到的靜摩擦力.

二、滑動摩擦力的方向判定

滑動摩擦力的方向與物體間的相對運動的方向相反.因此,判斷摩擦力方向時一定明確「相對」的含義,「相對」既不是「對地」,也不是「對觀察者」.「相對」的是跟它接觸的物體,所以滑動摩擦力的方向可能與物體運動方向相反,也可能相同,也可能與物體運動方向成一定的夾角.

三、摩擦力大小的計算

1.在確定摩擦力的大小之前,必須首先分析物體所處的狀態,分清摩擦力的性質:靜摩擦力或滑動摩擦力.

2.滑動摩擦力由公式ff=μfn計算.最關鍵的是對相互擠壓力fn的分析,它跟研究物體在垂直於接觸面方向的受力密切相關.

3.靜摩擦力

(1)其大小、方向都跟產生相對運動趨勢的外力密切相關,但跟接觸面相互擠壓力fn無直接關係.因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性,變化性強是它的特點,其大小只能依據物體的運動狀態進行計算,若為平衡狀態,靜摩擦力將由平衡條件建立方程求解;若為非平衡狀態,可由動力學規律建立方程求解.

(2)最大靜摩擦力fm是物體將要發生相對滑動這一臨界狀態時的摩擦力,它的數值與fn成正比,在fn不變的情況下,滑動摩擦力略小於fm,而靜摩擦力可在0~fm間變化.

三、兩種摩擦力的比較

1.摩擦力阻礙的是物體間的相對運動或相對運動趨勢,但不一定阻礙物體的運動,摩擦力的方向與物體運動的方向可能相同也可能相反,還可能成一夾角或垂直,即摩擦力可能是動力也可能是阻力.

2.受靜摩擦力作用的物體不一定靜止,受滑動摩擦力作用的物體不一定運動.

3.接觸面處有摩擦力時一定有彈力,且彈力與摩擦力總垂直,反之不一定成立.

4.最大靜摩擦力略大於滑動摩擦力,無特殊說明時,可以認為它們數值相等.

牛二定律判斷摩擦力

1.如圖1-1-8所示,a、b兩物體疊放在一起,用手托住,讓它們靜靠在牆邊,然後釋放,它們同時沿豎直牆面自由下滑,已知ma>mb,則物體b

圖1-1-8

a.只受乙個重力b.受到重力和乙個摩擦力

c.受到重力、乙個彈力和乙個摩擦力d.受到重力、乙個摩擦力、兩個彈力

1【解析】 由於a、b與豎直牆壁間沒有彈力,故它們也不受摩擦力,a、b一起做自由落體運動,它們之間也沒有相互作用的彈力,故a和b都只受重力作用,a選項正確.

【答案】 a

整體與隔離發判斷摩擦力

1、如圖11所示,在粗糙水平面上有乙個三角形木塊,在它的兩個粗糙斜面上分別放兩個質量為m1和m2的小木塊,已知三角形木塊和兩個小木塊均靜止,則粗糙水平面對三角形木塊( )

a.沒有摩擦力作用

b.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右

c.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左

d.有摩擦力作用,但其方向無法確定,因為m1、m2、的數值並未給出 1a

2、如圖,兩物體疊放在水平面上,a的質量為m,b的質量為m,各面間的磨擦係數均為μ,當用水平外力f拉m勻速向左運動時,則f的大小為

a.μ(mg+mg) b.μ(3mg+mg)

c.μmgd.μ(mg+3mg)

2、d平衡條件判斷

3用輕彈簧豎直懸掛的質量為m的物體,靜止時彈簧伸長量為l0,現用該彈簧沿固定斜面方向拉住質量為2m的物體,系統靜止時彈簧伸長量也為l0,斜面傾角為30°,如圖所示,則物體所受摩擦力(   )

a.等於0

b.大小為mg/2,方向沿斜面向下

c.大小為mg,方向沿斜面向上

d.大小為mg,方向沿斜面向上

3【解析】物體受到重力為2mg,還有彈簧施加的彈力,由於彈簧的伸長量為l0,與靜止時懸掛乙個質量為m的物體時的伸長量相同,因此,彈簧的彈力f等於mg,物體還受到斜面施加的支援力的作用,受力示意圖如圖所示.將重力正交分解,重力沿斜面方向的分力等於mg,與彈簧的彈力相等,因此,物體不受摩擦力的作用.

4.如圖所示,在粗糙的水平面上疊放著物體a和b,a和b間的接觸面也是粗糙的,如果用水平拉力f拉a,但a、b仍保持靜止,則下面的說法中正確的是( )。

a.物體a與地面間的靜摩擦力的大小等於f

b.物體a與地面的靜摩擦力的大小等於零

c.物體a與b間的靜摩擦力的大小等於f

d.物體a與b間的靜摩擦力的大小等於零

5、運動員雙手握住豎直的桿子勻速攀上和勻速下滑時,運動員受到的摩擦力分別是f1和f2,則下列說法正確的是

(a)f1是靜摩擦力,f2是滑動摩擦力

(b)f1方向向下,f2方向向上,且f1>f2

(c)f1和f2的方向都向上,且f1=f2

(d)f1和f2均是滑動摩擦力,且方向都向下

6.a、b、c三物塊的質量分別為m,m和m0,作如圖所示的聯結.繩子不可伸長,且繩子和滑輪的質量、滑輪的摩擦均可不計.若b隨a一起沿水平桌面做勻速運動,則可以斷定( )

a.物塊a與桌面之間有摩擦力,大小為m0g

b.物塊a與b之間有摩擦力,大小為m0g

c.桌面對a,b對a,都有摩擦力,兩者方向相同,

合力為mog

d.桌面對a,b對a,都有摩擦力,兩者方向相反,

合力為m0g

6.a7.如圖所示,乙個重為g的木箱放在水平地面上,木箱與水平面間的動摩擦因數為μ,用乙個與水平方向成θ角的推力f推動木箱沿地面做勻速直線運動,則推力的水平分力等於

①fcosg/(cosθ-μsinθ)

③μ g/(1-μtanfsinθ

其中正確的是( )

a.只有b.只有④ cd.②④

7.c8.如圖,乙個重為g的木箱放在水平地面上,木箱與水平面間的動摩擦因數為μ,用乙個與水平方向成θ角的推力f推動木箱沿地面做勻速直線運動,則推力的水平分力等於

ab.c. d.

9如圖2所示,一木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個力,即、和摩擦力作用,木塊圖2處於靜止狀態,其中=10n、=2n,若撤去力,則木塊在水平方向受到的合力為

(a)10n,方向向左 (b)6n,方向向右

(c)2n,方向向左d)零

9解析;沒有撤去時,物體所受合外力為零,此時靜摩擦力大小為8n,方向向左.撤去以後,物體在作用下不可能沿水平方向發生運動狀態的改變,物體仍保擰靜止.此時地面對物體的靜摩擦力大小為2n,方向向右.從上述分析可見靜摩擦力是被動力.答案應為(d).對於滑動摩擦力同樣具有被動性.

10.如圖1-1-10所示,質量為m的木塊在置於桌面上的木板上滑行,木板靜止,它的質量m=3m.已知木塊與木板間、木板與桌面間的動摩擦因數均為μ.則木板所受桌面的摩擦力大小為

圖1-1-10

a.μmgb.2μmgc.3μmgd.4μmg

10【解析】 木塊與木板間的滑動摩擦力大小為μmg,木塊對木板的滑動摩擦力跟桌面對木板的靜摩擦力是一對平衡力,故桌面對木板的靜摩擦力大小為μmg,選項a正確.

【答案】 a

11. 如右圖所示,質量為m1的木塊在質量為m2的長木板上滑行,長木板與地面間動摩擦因數為μ1,木塊與長木板間動摩擦因數為μ2,若長木板仍處於靜止狀態,則長木板受地面摩擦力大小一定為(  )

a.μ1(m1+m2)g     b.μ2m1g

c.μ1m1gd.μ1m1g+μ2m2g

11【解析】 木塊在木板上滑行,木板上表面所受滑動摩擦力ff=μ2m1g;木板處於靜止狀態,水平方向上受到木板對木板的滑動摩擦力和地面對木板的靜摩擦力,根據力的平衡條件可知,地面對木板的靜摩擦力的大小等於木塊對木板的滑動摩擦力的大小,b項正確.

【答案】 b

12.如圖所示,質量為m,橫截面為直角三角形的物塊abc,,ab邊靠在豎直牆面上,物塊與牆面間的動摩擦因數為。f是垂直於斜面bc的推力,物塊沿牆面勻速下滑,則摩擦力的大小為 ( )

a. b.

cd.13.(2009·天津高考)物塊靜止在固定的斜面上,分別按如圖2所示的方向對物塊施加大小相等的力f,a中f垂直於斜面向上,b中f垂直於斜面向下,c中f豎直向上,d中f豎直向下,施力後物塊仍然靜止,則物塊所受的靜摩擦力增大的是 (  )

13解析:物體在重力和f的合力沿斜面向下分力的作用下將受到沿斜面向上的靜摩擦力,故知,豎直向下的力f會使其所受到的靜摩擦力增大,d正確.

答案:d

14.如圖所示,一木塊在垂直於傾斜天花板平面方向的推力f作用下處於靜止狀態,下列判斷正確的是

a.天花板與木塊間的彈力可能為零

b.天花板對木塊的摩擦力一定不為零

c.逐漸增大f的過程,木塊將始終保持靜止

d.木塊受到天花板的摩擦力隨推力f的增大而變化

14.bc 解析:當彈力為零時,摩擦力也一定為零,此時物體不可能平衡,所以a選項錯誤,b選項正確;逐漸增大f的過程,天花板與木塊間的彈力增大,但木塊受到天花板的摩擦力不變,所以c選項正確,d選項錯誤。

15、如圖所示,輕質光滑定滑輪兩側用細繩連著兩個物體a與 b,b放在水平地面上, a

懸於空中,a、b均靜止。已知質量分別為ma和mb,繩

與水平方向夾角為θ,則:下列說法正確的是:( )

a. 物體b受到的摩擦力可能為零

b. 物體b受到的摩擦力大小為magcosθ

c. 物體b對地面壓力可能為零

d. 物體b對地面壓力大小為mbg-mag

16.如下圖所示,質量為m的物體放在傾角為θ的斜面上,它跟斜面間的動摩擦因數為μ,在水平恆定的力f作用下,物體沿斜面向上勻速運動,則物體所受的摩擦力是( )

a.μmgcosθ b.μ(mgcosθ+fsinθ)

c.fcosθ-mgsinθ d.μ(mgcosθ-fsinθ)

17、如圖所示,a與b兩個物體用輕繩相連後,跨過無摩擦的定滑輪,a物體在q位置時處於靜止狀態,若將a物體移到p位置,仍能處於靜止狀態,則a物體由q移到p後,作用於a物體上的各個力中增大的是( )

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