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简答题

如图所示,有一柔软链条全长为L=1.0m,质量均匀分布,总质量为M=2.0kg.链条均匀带正电,总带电量Q=1.0×10-6C、将链条放在离地足够高的水平绝缘桌面上.空间存在竖直向下的匀强电场,电场强度的大小E=2.0×107V/m.若桌面与链条之间的动摩擦因数为μ=0.5,链条在桌面上运动时电量保持不变(重力加速度取g=10m/s2).给链条一个向右的初动能,试求:

(1)当桌面下的链条多长时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力;

(2)能使链条从桌面上全部滑下所需的最小初动能.

正确答案

解:设桌面下的链条长为x,链条质量分布均匀,所以在桌面下的链条的质量为,则有:

(Mg+QE),

解得x=0.5 m,

(2)当下垂链条受到的重力加上电场力等于滑动摩擦力时,是能使链条全部从桌面上滑下的临界情况.

根据平衡条件:

求得:x=

当链条垂下时,重力+电场力=滑动摩擦力,则如果继续下滑,重力就大于滑动摩擦力了.所以链条下滑后就会自动下滑,链条所需要的最小初动能是能够让它下滑所需的能量.

根据动能定理:

代入数据得,

解得

答:(1)当桌面下的链条0.5m时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力;

(2)从桌面上滑下全部链条所需的最小初动能为J.

解析

解:设桌面下的链条长为x,链条质量分布均匀,所以在桌面下的链条的质量为,则有:

(Mg+QE),

解得x=0.5 m,

(2)当下垂链条受到的重力加上电场力等于滑动摩擦力时,是能使链条全部从桌面上滑下的临界情况.

根据平衡条件:

求得:x=

当链条垂下时,重力+电场力=滑动摩擦力,则如果继续下滑,重力就大于滑动摩擦力了.所以链条下滑后就会自动下滑,链条所需要的最小初动能是能够让它下滑所需的能量.

根据动能定理:

代入数据得,

解得

答:(1)当桌面下的链条0.5m时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力;

(2)从桌面上滑下全部链条所需的最小初动能为J.

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简答题

如图1所示一静止在水平面上的物体,质量为2kg,在水平弹簧作用下,2s末开始缓慢滑动,此时弹簧伸长了6cm.弹簧弹力F随时间t的变化情况如图2所示.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g取10m/s2.求:

(1)t=1s时物体受到的摩擦力大小;

(2)弹簧的劲度大小;

(3)物体与地面间的摩擦因数.

正确答案

解:(1)由图象可得1s时物体受的摩擦力是3N;         

(2)匀速运动时弹簧拉力是6N,由f=kx                     

得x=100N/m                                                

(3)物体对地面的正压力是20N,此时的摩擦力是6N           

由f=μFN

解得:μ=0.3                                              

答:(1)t=1s时物体受到的摩擦力大小3N;

(2)弹簧的劲度大小100N/m;

(3)物体与地面间的摩擦因数0.3.

解析

解:(1)由图象可得1s时物体受的摩擦力是3N;         

(2)匀速运动时弹簧拉力是6N,由f=kx                     

得x=100N/m                                                

(3)物体对地面的正压力是20N,此时的摩擦力是6N           

由f=μFN

解得:μ=0.3                                              

答:(1)t=1s时物体受到的摩擦力大小3N;

(2)弹簧的劲度大小100N/m;

(3)物体与地面间的摩擦因数0.3.

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如图所示有黑白两条毛巾交替折叠放在地面上,白毛巾的中间用绳与墙壁连结着,黑毛巾的中部用手将它拉住,欲将其分离开来,若两条毛巾的质量均为m,毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数为μ,问:将黑毛巾匀速拉出需加多大的水平力?

正确答案

解:根据受力平衡,黑毛巾有四个面受到摩擦力,平衡时 

 F=f1+f2+f3+f4=μ•=(1+2+3+4)=5μmg,

答:将黑毛巾匀速拉出需加5μmg的水平力.

解析

解:根据受力平衡,黑毛巾有四个面受到摩擦力,平衡时 

 F=f1+f2+f3+f4=μ•=(1+2+3+4)=5μmg,

答:将黑毛巾匀速拉出需加5μmg的水平力.

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简答题

一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m=2kg的物体上,另一端施水平拉力F.(取g=10m/s2)求:

(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至12cm时,物体恰好匀速运动,求弹簧的劲度系数;

(2)若将弹簧拉长至11cm时,求此时物体所受到的摩擦力的大小;

(3)若将弹簧拉长至13cm时,求此时物体所受到的摩擦力的大小.

正确答案

解:(1)物体匀速前进时   k(x-x0)=μmg

(2)F1=k( x1-x0)=2N

∵F1<fmax=F=μmg=4N

∴f为静摩擦力,大小为2N

(3)F2=k( x2-x0)=6N

∵F2>fmax=F=μmg=4N

∴f为滑动摩擦力,大小为4N

答:(1)弹簧的劲度系数为200N/m;

(2)若将弹簧拉长至11cm时,此时物体所受到的摩擦力的大小为2N;

(3)若将弹簧拉长至13cm时,此时物体所受到的摩擦力的大小为4N.

解析

解:(1)物体匀速前进时   k(x-x0)=μmg

(2)F1=k( x1-x0)=2N

∵F1<fmax=F=μmg=4N

∴f为静摩擦力,大小为2N

(3)F2=k( x2-x0)=6N

∵F2>fmax=F=μmg=4N

∴f为滑动摩擦力,大小为4N

答:(1)弹簧的劲度系数为200N/m;

(2)若将弹簧拉长至11cm时,此时物体所受到的摩擦力的大小为2N;

(3)若将弹簧拉长至13cm时,此时物体所受到的摩擦力的大小为4N.

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简答题

如图所示,在倾角θ=30°的粗糙斜面上放一物体,重力为G,现在用与斜面底边平行的力F=推物体,物体恰能在斜面上斜向下匀速直线运动,则物体与斜面之间的动摩擦因数是多少?

正确答案

解:将物体的重力分解为垂直于斜面和平行于斜面两个方向的分力,在垂直于斜面的方向上,物体受到的支持力与重力垂直斜面的分力平衡.则

支持力FN=mgcosθ=

在斜面内,物体所受的推力F、摩擦力Ff与重力的平行斜面的分力mgsinθ平衡,如图所示.

由物体的平衡条件得:滑动摩擦力Ff=

所以物体与斜面间的动摩擦因数为μ=

答:物体与斜面之间的动摩擦因数是

解析

解:将物体的重力分解为垂直于斜面和平行于斜面两个方向的分力,在垂直于斜面的方向上,物体受到的支持力与重力垂直斜面的分力平衡.则

支持力FN=mgcosθ=

在斜面内,物体所受的推力F、摩擦力Ff与重力的平行斜面的分力mgsinθ平衡,如图所示.

由物体的平衡条件得:滑动摩擦力Ff=

所以物体与斜面间的动摩擦因数为μ=

答:物体与斜面之间的动摩擦因数是

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简答题

质量为2kg的物体放在水平地板上,用一劲度系数为200N/m的轻质弹簧水平拉物体,当弹簧拉着物体匀速前进时,弹簧的伸长是2cm,求:

(1)物体受到的滑动摩擦力大小?

(2)物体与地板间的动摩擦因素大小?(g=10m/s2

正确答案

解:(1)由胡克定律得,弹簧弹力大小为:

F=kx=200×0.02N=4N;

由平衡条件,则有:物体受到的滑动摩擦力大小为4N;

(2)由题物体在水平地板上匀速前进,由合力为零,则物体所受的滑动摩擦力大小为:

f=F=4N

由f=μN=μmg得:

μ===0.2

答:(1)物体受到的滑动摩擦力大小是4N;

(2)物体和地板间的动摩擦因数是0.2.

解析

解:(1)由胡克定律得,弹簧弹力大小为:

F=kx=200×0.02N=4N;

由平衡条件,则有:物体受到的滑动摩擦力大小为4N;

(2)由题物体在水平地板上匀速前进,由合力为零,则物体所受的滑动摩擦力大小为:

f=F=4N

由f=μN=μmg得:

μ===0.2

答:(1)物体受到的滑动摩擦力大小是4N;

(2)物体和地板间的动摩擦因数是0.2.

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如图所示,在水平面上有一个向右运动的物体,物体的质量为20kg,与水平面间的动摩擦因数为0.1,它在运动过程中还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用,则物体所受滑动摩擦力的大小为______ N,方向______(g取10N/kg)

正确答案

解:f=μFN=0.1×200N=20N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.

故本题答案为:20N,水平向左

解析

解:f=μFN=0.1×200N=20N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.

故本题答案为:20N,水平向左

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简答题

重为400N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力是120N,动摩擦因数是0.25,如果分别用70N和150N的水平向左的力推木箱,求二种情况下木箱受到的摩擦力?

正确答案

解(1)F1=70N 时,F1<fm木箱静止

木箱受到向右的静摩擦力                      

fm=F1=70N                                   

(2)F2=150N时,F2>fm,木箱滑动

木箱受到向右的滑动摩擦力                    

FN=mg=400N                                  

f2=μFN=0.25×400 N=100 N                   

答:二种情况下木箱受到的摩擦力分别为70N,100N.

解析

解(1)F1=70N 时,F1<fm木箱静止

木箱受到向右的静摩擦力                      

fm=F1=70N                                   

(2)F2=150N时,F2>fm,木箱滑动

木箱受到向右的滑动摩擦力                    

FN=mg=400N                                  

f2=μFN=0.25×400 N=100 N                   

答:二种情况下木箱受到的摩擦力分别为70N,100N.

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简答题

重200N的物体放在水平地面上,如图所示,已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为105N,动摩擦因数是0.5,物体的一端连一根劲度系数为5×103 N/m的轻质弹簧.试问:

(1)将弹簧拉长2cm时,物体受到地面的摩擦力多大?

(2)将弹簧拉长3cm时,物体受到地面的摩擦力多大?

正确答案

解:(1)弹簧的弹力F1=kx1=5000×0.02N=100N

F1<fmax,物体没有动

此时摩擦力f1=F1=100N

(2)弹簧的弹力F2=kx2=5000×0.03N=150N

F2>fmax,物体滑动

此时摩擦力f2=μG=0.5×200N=100N

答:(1)将弹簧拉长2cm时,物体受到地面的摩擦力为100N;

(2)将弹簧拉长3cm时,物体受到地面的摩擦力为100N.

解析

解:(1)弹簧的弹力F1=kx1=5000×0.02N=100N

F1<fmax,物体没有动

此时摩擦力f1=F1=100N

(2)弹簧的弹力F2=kx2=5000×0.03N=150N

F2>fmax,物体滑动

此时摩擦力f2=μG=0.5×200N=100N

答:(1)将弹簧拉长2cm时,物体受到地面的摩擦力为100N;

(2)将弹簧拉长3cm时,物体受到地面的摩擦力为100N.

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简答题

如图质量为5kg的木块放置在水平的木板上,用15N的水平向右拉木块,木块匀速滑动,求:

(1)摩擦力的大小和方向.

(2)木块与木板间的动摩擦因数μ多大?(要求作木块的受力分析图,g=10N/kg)

正确答案

解:(1)木板处于平衡状态,所受摩擦力等于弹簧秤示数,Ff=F=15N.

而摩擦力的方向与相对方向相反,即水平向左;

(2)根据Ff=mAgμ,

解得:μ==0.3.

答:(1)滑动摩擦力大小为15N,方向水平向左;

(2)木板与桌面间的动摩擦因数为0.3.

解析

解:(1)木板处于平衡状态,所受摩擦力等于弹簧秤示数,Ff=F=15N.

而摩擦力的方向与相对方向相反,即水平向左;

(2)根据Ff=mAgμ,

解得:μ==0.3.

答:(1)滑动摩擦力大小为15N,方向水平向左;

(2)木板与桌面间的动摩擦因数为0.3.

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简答题

质量为50kg的物体放在水平地面上用100N的水平推力刚能使物体匀速前进,那么,用200N的水平力推物体时,地面对物体的摩擦力为多少N.

正确答案

解:对物体受力分析,受重力、支持力、推力和滑动摩擦力,根据平衡条件,知道摩擦力与推力平衡,为f=100N;

用200N 的水平力推物体时,物体加速前进,压力不变,故滑动摩擦力不变,仍为100N;

答:地面对物体的摩擦力为100N.

解析

解:对物体受力分析,受重力、支持力、推力和滑动摩擦力,根据平衡条件,知道摩擦力与推力平衡,为f=100N;

用200N 的水平力推物体时,物体加速前进,压力不变,故滑动摩擦力不变,仍为100N;

答:地面对物体的摩擦力为100N.

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简答题

如图所示,用水平力F将一木块压在竖直墙壁上,已知木块重力G=6N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25,问:

(1)当F=25N时,木块没有启动,木块受到的摩擦力为多大?

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?

(3)当F=10N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?

(4)当F=6N时,木块受到的摩擦力又为多大?

正确答案

解:(1)当F=25N时,木块没有启动,则木块在竖直方向上受重力和静摩擦力平衡,即f=mg=6N.

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块在竖直方向上仍然受重力和静摩擦力平衡,即f=mg=6N.

(3)当F=10N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,在水平方向上,木块受水平推力和墙壁的弹力平衡,则N=F=10N,则f=μN=0.25×10N=2.5N.

(4)当F=6N时,木块沿竖直墙壁下滑,则滑动摩擦力f=μN′=μF′=0.25×6N=1.5N.

答:(1)当F=25N时,木块没有启动,木块受到的摩擦力为6N.

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为6N.

(3)当F=10N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为2.5N,

(4)当F=6N时,木块受到的摩擦力又为1.5N.

解析

解:(1)当F=25N时,木块没有启动,则木块在竖直方向上受重力和静摩擦力平衡,即f=mg=6N.

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块在竖直方向上仍然受重力和静摩擦力平衡,即f=mg=6N.

(3)当F=10N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,在水平方向上,木块受水平推力和墙壁的弹力平衡,则N=F=10N,则f=μN=0.25×10N=2.5N.

(4)当F=6N时,木块沿竖直墙壁下滑,则滑动摩擦力f=μN′=μF′=0.25×6N=1.5N.

答:(1)当F=25N时,木块没有启动,木块受到的摩擦力为6N.

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为6N.

(3)当F=10N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为2.5N,

(4)当F=6N时,木块受到的摩擦力又为1.5N.

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简答题

动摩擦因数的数值,跟相互接触的两个物体的______有关,还跟______的情况(如粗糙程度)有关.

正确答案

解:动摩擦因数(即滑动摩擦力和弹力的比值),是一种比值定义法,则摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关,只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关,

故答案为:材料,接触面.

解析

解:动摩擦因数(即滑动摩擦力和弹力的比值),是一种比值定义法,则摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关,只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关,

故答案为:材料,接触面.

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简答题

如图所示,质量为m的物块在质量为M的木板上向右滑动,木板不动.物块与木板间动摩擦因数μ1,木板与地面间动摩擦因数μ2.求:

(1)木板受物块摩擦力的大小和方向;

(2)木板受地面摩擦力的大小和方向.

(3)如果物块相对木板向右滑动时,木板被物块带动也向右滑动,求木板受到地面摩擦力的大小和方向.

正确答案

解:(1)物块与木板间有滑动摩擦力,大小由f=μ FN得:f=μ FN1mg,由物块和木板间的相对运动方向知,木板受物块摩擦力方向向右.

(2)木板与地面无相对滑动,所以木板与地面间摩擦力为静摩擦力,大小由平衡条件决定,

所以木板受地面摩擦力大小等于木板受物块摩擦力大小为μ1mg,方向向左.

(3)木板被带动时,木板与地面间摩擦力变为滑动摩擦力,大小由f=μFN得:f=μFN2(m+M)g

由木板和地面间的相对运动知,滑动摩擦力的方向水平向左.

答:(1)木板受物块摩擦力的大小是μ1mg,方向向右.

(2)木板受地面摩擦力的大小是μ1mg,方向向左.

(3)如果物块相对木板向右滑动时,木板被物块带动也向右滑动,木板受到地面摩擦力的大小是μ2(m+M)g,方向水平向左.

解析

解:(1)物块与木板间有滑动摩擦力,大小由f=μ FN得:f=μ FN1mg,由物块和木板间的相对运动方向知,木板受物块摩擦力方向向右.

(2)木板与地面无相对滑动,所以木板与地面间摩擦力为静摩擦力,大小由平衡条件决定,

所以木板受地面摩擦力大小等于木板受物块摩擦力大小为μ1mg,方向向左.

(3)木板被带动时,木板与地面间摩擦力变为滑动摩擦力,大小由f=μFN得:f=μFN2(m+M)g

由木板和地面间的相对运动知,滑动摩擦力的方向水平向左.

答:(1)木板受物块摩擦力的大小是μ1mg,方向向右.

(2)木板受地面摩擦力的大小是μ1mg,方向向左.

(3)如果物块相对木板向右滑动时,木板被物块带动也向右滑动,木板受到地面摩擦力的大小是μ2(m+M)g,方向水平向左.

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简答题

如图所示,A、B两物体质量均为2kg,各接触面间的动摩擦因数均为u=0.2(设物体的最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小),物体B受到水平拉力F=3N的作用,(g取10m/S2)求:

(1)地面对物体B的最大静摩擦力的大小;

(2)地面对物体B的摩擦力;

(3)物体B对物体A的摩擦力.

正确答案

解:(1)整体对地面的压力为:FN=2mg=2×2×10=40N;

最大静摩擦力为:Fmax=μFN=0.2×40=8N;

(2)由于F<8N;故物体保持静止,受到的摩擦力为:f=F=3N;

(3)对A受力分析可知,A只受重力和支持力,水平方向不受外力,故AB间没有相到滑动的趋势;故B对A的摩擦力为零;

答:(1)地面对物体B的最大静摩擦力的大小为8N;

(2)地面对物体B的摩擦力为3N;

(3)物体B对物体A的摩擦力为0.

解析

解:(1)整体对地面的压力为:FN=2mg=2×2×10=40N;

最大静摩擦力为:Fmax=μFN=0.2×40=8N;

(2)由于F<8N;故物体保持静止,受到的摩擦力为:f=F=3N;

(3)对A受力分析可知,A只受重力和支持力,水平方向不受外力,故AB间没有相到滑动的趋势;故B对A的摩擦力为零;

答:(1)地面对物体B的最大静摩擦力的大小为8N;

(2)地面对物体B的摩擦力为3N;

(3)物体B对物体A的摩擦力为0.

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