- 相互作用
- 共34453题
如图所示为杂技“顶杆”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直杆,杆上一质量为m的人以加速度a加速下滑,求:
(1)质量为m的人所受的摩擦力大小f;
(2)杆对站在地上的人的压力大小F.
正确答案
解:(1)对竿上的人分析:受重力mg、摩擦力Ff,
有 mg-Ff=ma;
所以 Ff=m(g-a),
(2)竿对人有摩擦力,人对竿也有反作用力--摩擦力,且大小相等,方向相反,
对竿分析:受重力Mg、竿上的人对杆向下的摩擦力Ff′、顶竿的人对竿的支持力FN,有Mg+Ff′=FN,
又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力,
由牛顿第三定律,得到FN′=Mg+Ff′=(M+m)g-ma.
答:(1)质量为m的人所受的摩擦力大小Ff=m(g-a);
(2)杆对站在地上的人的压力大小(M+m)g-ma.
解析
解:(1)对竿上的人分析:受重力mg、摩擦力Ff,
有 mg-Ff=ma;
所以 Ff=m(g-a),
(2)竿对人有摩擦力,人对竿也有反作用力--摩擦力,且大小相等,方向相反,
对竿分析:受重力Mg、竿上的人对杆向下的摩擦力Ff′、顶竿的人对竿的支持力FN,有Mg+Ff′=FN,
又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力,
由牛顿第三定律,得到FN′=Mg+Ff′=(M+m)g-ma.
答:(1)质量为m的人所受的摩擦力大小Ff=m(g-a);
(2)杆对站在地上的人的压力大小(M+m)g-ma.
两本书A,B逐张交叉叠放在一起,放在光滑水平桌面上,设每页纸的质量为5g,两本书均为两百页,纸与纸之间的动摩擦因数均为0.3,A固定不动,用水平力把B抽出来,求水平力F的最小值.
正确答案
解:对书A分析,第一张纸受摩擦力为:f1=μmg
第二张纸受摩擦力为(有上、下两面):f2=2μmg+3μmg=5μmg
第三张纸受摩擦力为:f3=4μmg+5μmg=9μmg
…
类似,第二百张纸所受摩擦力为f200=398μmg+399μmg=697μmg
总摩擦力为:f=f1+f2+f3+…+f200=69825μmg=1047.375N
答:水平力F的最小值为1047.375N.
解析
解:对书A分析,第一张纸受摩擦力为:f1=μmg
第二张纸受摩擦力为(有上、下两面):f2=2μmg+3μmg=5μmg
第三张纸受摩擦力为:f3=4μmg+5μmg=9μmg
…
类似,第二百张纸所受摩擦力为f200=398μmg+399μmg=697μmg
总摩擦力为:f=f1+f2+f3+…+f200=69825μmg=1047.375N
答:水平力F的最小值为1047.375N.
用如图所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小.把一个木块A放在长木板B上,长木板B放在水平地面上,在恒力F作用下,长木板B以速度v匀速运动,水平弹簧秤的示数为T,此时木块A受到的滑动摩擦力的大小等于______,若长木板B以2v的速度匀速运动时,木块A受到的摩擦力的大小将______(填变大、变小或不变).
正确答案
解:长木板B以某一速度做匀速运动,当弹簧稳定时,A相对地面静止,此时A水平受到弹簧秤的水平向右拉力和水平向左的滑动摩擦力,则由平衡条件得到,木块A受到的滑动摩擦力大小f=T.
长木板B改为做2v的匀速直线运动时,AB间的动摩擦因数不变,A对B的压力不变,则木块A受到的摩擦力大小不变,仍等于T.
故答案为:T;不变.
解析
解:长木板B以某一速度做匀速运动,当弹簧稳定时,A相对地面静止,此时A水平受到弹簧秤的水平向右拉力和水平向左的滑动摩擦力,则由平衡条件得到,木块A受到的滑动摩擦力大小f=T.
长木板B改为做2v的匀速直线运动时,AB间的动摩擦因数不变,A对B的压力不变,则木块A受到的摩擦力大小不变,仍等于T.
故答案为:T;不变.
如图所示,用水平力F将一个木块压在竖直墙壁上,已知木块重G=5N,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?
正确答案
解:(1)当F=25N时,最大静摩擦力为Fm=0.25×25=6.25N;重力小于最大静摩擦力;故木块没有启动,则木块在竖直方向上受重力和静摩擦力平衡,即f=G=5N.
(2)当F增大为30N时,同理可知木块仍静止,木块在竖直方向上仍然受重力和静摩擦力平衡,即f=G=5N.
(3)水平方向上,木块受水平推力和墙壁的弹力平衡,当F=10N时,N=F=10N,则f=μN=0.25×10N=2.5N.
木块的受到的重力大于摩擦力;故物体沿墙面下滑,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;故摩擦力f=2.5N;
答:(1)当F=25N时,木块没有启动,木块受到的摩擦力为5N.
(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为5N.
(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,
解析
解:(1)当F=25N时,最大静摩擦力为Fm=0.25×25=6.25N;重力小于最大静摩擦力;故木块没有启动,则木块在竖直方向上受重力和静摩擦力平衡,即f=G=5N.
(2)当F增大为30N时,同理可知木块仍静止,木块在竖直方向上仍然受重力和静摩擦力平衡,即f=G=5N.
(3)水平方向上,木块受水平推力和墙壁的弹力平衡,当F=10N时,N=F=10N,则f=μN=0.25×10N=2.5N.
木块的受到的重力大于摩擦力;故物体沿墙面下滑,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;故摩擦力f=2.5N;
答:(1)当F=25N时,木块没有启动,木块受到的摩擦力为5N.
(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为5N.
(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,
质量为5kg的木块放在木板上,当木板与水平方向夹角为37°,木块恰能沿木板匀速下滑,木块与木板间的动摩擦因数多大?当木板水平放置时,要使木块能沿木板匀速滑动,给木块施加水平力应多大?(sin37°=0.6 cos37°=0.8 g=10N/kg)
正确答案
解:(1)对物体受力分析如图:
由平衡条件在垂直斜面方向有:N=Gcosθ=40N
沿斜面方向:f=Gsinθ=30N
由:f=μN代入数据得:μ=0.75
(2)因为匀速,所以受力平衡:由平衡条件得:F=f=μmg
代入数据得:F=37.5N
答:(1)木块与木板间的动摩擦因数μ=0.75
(2)给木块施加的力F大小为37.5N.
解析
解:(1)对物体受力分析如图:
由平衡条件在垂直斜面方向有:N=Gcosθ=40N
沿斜面方向:f=Gsinθ=30N
由:f=μN代入数据得:μ=0.75
(2)因为匀速,所以受力平衡:由平衡条件得:F=f=μmg
代入数据得:F=37.5N
答:(1)木块与木板间的动摩擦因数μ=0.75
(2)给木块施加的力F大小为37.5N.
如图所示,有两本书交叉叠地放在水平地面上,一本书中部用轻质水平细线与墙相接,另一本书的中部用水平力F拉住.已知两本书质量均为m,纸张数均为n(图中只画出2张),纸与纸之间、纸与地面之间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g,求要将两本书分开,水平拉力F的最小值.
正确答案
解:以右边书页进行分析,则由上到下,书中各页所受到的摩擦力分别为:
μmg、
μmg、
μmg…
则要将两本书分开,水平拉力的最小值为:
F=μmg+
μmg+
μmg+…+
则由数学规律可知,F=(2n+1)μmg.
答:要将两书分开,水平拉力的最小值为(2n+1)μmg.
解析
解:以右边书页进行分析,则由上到下,书中各页所受到的摩擦力分别为:
μmg、
μmg、
μmg…
则要将两本书分开,水平拉力的最小值为:
F=μmg+
μmg+
μmg+…+
则由数学规律可知,F=(2n+1)μmg.
答:要将两书分开,水平拉力的最小值为(2n+1)μmg.
请解释A不受摩擦力的原因.(物体之间不光滑,物体保持静止)
正确答案
解:对A受力分析可知,A只受竖直方向的重力和支持力;水平方向不受外力;
假设A受摩擦力的话,则A将不能保持静止;故A不会受到摩擦力;
解析
解:对A受力分析可知,A只受竖直方向的重力和支持力;水平方向不受外力;
假设A受摩擦力的话,则A将不能保持静止;故A不会受到摩擦力;
如图所示,质量均为1kg的A、B两物体叠放在粗糙水平面上,A、B间动摩擦系数为0.4,B与地面间动摩擦系数为0.5,令最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
(1)当用大小为2N的水平拉力拉A物体时,求A受到的摩擦力和B受到地面的摩擦力.
(2)当用大小为12N的水平拉力拉A物体时,求A受到的摩擦力和B受到地面的摩擦力.(g取10m/s2)
正确答案
解:(1)对A受分析可知,A水平方向受拉力及摩擦力,最大静摩擦力:Fm=μmg=0.4×10=4N>2N;故物体A处于静止;故A受到的摩擦力为静摩擦力fA=2N;方向向左;
再对B受力分析可知,B水平方向受A的摩擦力,大小为FAB=2N;而B与地面间的最大静摩擦力为:FmB=μB(2mg)=0.5×20=10N>2N;故B静止,由二力平衡可知,B受地面的摩擦力:FB=FAB=2N;方向向左;
(2)对A受分析可知,A水平方向受拉力及摩擦力,最大静摩擦力:Fm=μmg=0.4×10=4N<12N;故物体A将发生滑动;故A受到的摩擦力为滑动摩擦力fA=4N;方向向左;
再对B受力分析可知,B水平方向受A的摩擦力,大小为FAB=4N;而B与地面间的最大静摩擦力为:FmB=μB(2mg)=0.5×20=10N>4N;故B静止,由二力平衡可知,B受地面的摩擦力:FB=FAB=4N;方向向左;
答:(1)当用大小为2N的水平拉力拉A物体时,A受到的摩擦力2N和B受到地面的摩擦力2N.
(2)当用大小为12N的水平拉力拉A物体时,A受到的摩擦力4N和B受到地面的摩擦力4N.
解析
解:(1)对A受分析可知,A水平方向受拉力及摩擦力,最大静摩擦力:Fm=μmg=0.4×10=4N>2N;故物体A处于静止;故A受到的摩擦力为静摩擦力fA=2N;方向向左;
再对B受力分析可知,B水平方向受A的摩擦力,大小为FAB=2N;而B与地面间的最大静摩擦力为:FmB=μB(2mg)=0.5×20=10N>2N;故B静止,由二力平衡可知,B受地面的摩擦力:FB=FAB=2N;方向向左;
(2)对A受分析可知,A水平方向受拉力及摩擦力,最大静摩擦力:Fm=μmg=0.4×10=4N<12N;故物体A将发生滑动;故A受到的摩擦力为滑动摩擦力fA=4N;方向向左;
再对B受力分析可知,B水平方向受A的摩擦力,大小为FAB=4N;而B与地面间的最大静摩擦力为:FmB=μB(2mg)=0.5×20=10N>4N;故B静止,由二力平衡可知,B受地面的摩擦力:FB=FAB=4N;方向向左;
答:(1)当用大小为2N的水平拉力拉A物体时,A受到的摩擦力2N和B受到地面的摩擦力2N.
(2)当用大小为12N的水平拉力拉A物体时,A受到的摩擦力4N和B受到地面的摩擦力4N.
如图所示,用水平力FN将质量为m=1kg的物体压在竖直墙壁上,已知物体与墙壁之间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10N/kg.
(1)当FN=100N时,物体静止,此时物体受到的摩擦力为多大?
(2)当FN=75N时,物体仍静止,此时物体受到的摩擦力为多大?
(3)当为FN多大时,物体沿墙壁匀速下滑?
(4)当FN=25N时,物体受到的摩擦力为多大?
(5)当FN=10N时,物体受到的摩擦力为多大?
(6)若撤去FN,物体受到的摩擦力为多大?
正确答案
解:(1)当FN=100N时,物体静止,受力平衡,物体的摩擦力f=mg=10N,
(2)当FN=75N时,物体仍静止,受力平衡,物体的摩擦力f=mg=10N,
(3)物体沿墙壁匀速下滑,受到滑动摩擦力,物体受力平衡,则f=μFN=mg=10N,解得:FN=50N,
(4)当FN=25N时,物体加速下滑,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,f=μFN=0.2×25=5N,
(5)当FN=10N时,物体加速下滑,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,f=μFN=0.2×10=2N,
(6)若撤去FN,物体与墙壁间没有弹力,物体受到的摩擦力为0.
答:(1)当FN=100N时,物体静止,此时物体受到的摩擦力为10N;
(2)当FN=75N时,物体仍静止,此时物体受到的摩擦力为10N;
(3)当为FN为50N时,物体沿墙壁匀速下滑;
(4)当FN=25N时,物体受到的摩擦力为5N;
(5)当FN=10N时,物体受到的摩擦力为2N;
(6)若撤去FN,物体受到的摩擦力为0.
解析
解:(1)当FN=100N时,物体静止,受力平衡,物体的摩擦力f=mg=10N,
(2)当FN=75N时,物体仍静止,受力平衡,物体的摩擦力f=mg=10N,
(3)物体沿墙壁匀速下滑,受到滑动摩擦力,物体受力平衡,则f=μFN=mg=10N,解得:FN=50N,
(4)当FN=25N时,物体加速下滑,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,f=μFN=0.2×25=5N,
(5)当FN=10N时,物体加速下滑,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,f=μFN=0.2×10=2N,
(6)若撤去FN,物体与墙壁间没有弹力,物体受到的摩擦力为0.
答:(1)当FN=100N时,物体静止,此时物体受到的摩擦力为10N;
(2)当FN=75N时,物体仍静止,此时物体受到的摩擦力为10N;
(3)当为FN为50N时,物体沿墙壁匀速下滑;
(4)当FN=25N时,物体受到的摩擦力为5N;
(5)当FN=10N时,物体受到的摩擦力为2N;
(6)若撤去FN,物体受到的摩擦力为0.
质量为3.0kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0N时,木箱静止;当拉力F2=12N时,木箱做匀速运动,g=10m/s2.
求:
(1)木箱与地面间的动摩擦因数;
(2)木箱在8.0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;
(3)木箱在14.0N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小.
正确答案
解:(1)当拉力F2=12N时,木箱做匀速运动,水平方向所受的滑动摩擦力f1与拉力F2,根据平衡条件得:f1=F2=12N
又f1=μN=μmg,得:μ==
=0.4
(2)由题意,木箱在8.0N的拉力作用下木箱处于静止,根据平衡条件得摩擦力:f2=F1=8N
(3)14N大于最大静摩擦力,所以物体受到的是滑动摩擦力,则:f3=f1=12N
答:(1)木箱与地面间的动摩擦因数是0.4;
(2)木箱在8.0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小是8N.
(3)木箱在14.0N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小为12N.
解析
解:(1)当拉力F2=12N时,木箱做匀速运动,水平方向所受的滑动摩擦力f1与拉力F2,根据平衡条件得:f1=F2=12N
又f1=μN=μmg,得:μ==
=0.4
(2)由题意,木箱在8.0N的拉力作用下木箱处于静止,根据平衡条件得摩擦力:f2=F1=8N
(3)14N大于最大静摩擦力,所以物体受到的是滑动摩擦力,则:f3=f1=12N
答:(1)木箱与地面间的动摩擦因数是0.4;
(2)木箱在8.0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小是8N.
(3)木箱在14.0N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小为12N.
重20N的物块,放在水平桌面上,用F=8N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动.求:
(1)物体所受的摩擦力多大?
(2)物体和桌面间的动摩擦因数多大?
(3)当水平拉力增大到16N时,物块受到的摩擦力多大?
(4)物块在运动过程中突然撤去外力,在物块停止运动前它受到的摩擦力多大?
正确答案
解:(1)水平方向物体受拉力F和滑动摩擦力f平衡,所以f=F=8N
(2)根据f=μN=μG,得μ=0.4
(3)当水平拉力增大到16N时,物块受到的摩擦力仍为滑动摩擦力8N
(4)物块停止运动前它受到的摩擦力仍为滑动摩擦力8N
答:(1)物体所受的摩擦力8N
(2)物体和桌面间的动摩擦因数0.4
(3)当水平拉力增大到16N时,物块受到的摩擦力8N
(4)物块在运动过程中突然撤去外力,在物块停止运动前它受到的摩擦力8N.
解析
解:(1)水平方向物体受拉力F和滑动摩擦力f平衡,所以f=F=8N
(2)根据f=μN=μG,得μ=0.4
(3)当水平拉力增大到16N时,物块受到的摩擦力仍为滑动摩擦力8N
(4)物块停止运动前它受到的摩擦力仍为滑动摩擦力8N
答:(1)物体所受的摩擦力8N
(2)物体和桌面间的动摩擦因数0.4
(3)当水平拉力增大到16N时,物块受到的摩擦力8N
(4)物块在运动过程中突然撤去外力,在物块停止运动前它受到的摩擦力8N.
如图所示,物体A、B的质量为mA=mB=6kg,A和B、B和水平面间的动摩擦因数都等于0.3,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,水平力F=30N,那么,B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为多大?(g=9.8N/kg)
正确答案
解:由最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则AB之间的最大静摩擦力f=μN=0.3×6×9.8=17.64N,
而B与地面的最大静摩擦力f′=μ(mA+mB)g=0.3×12×9.8=35.28N;
由于水平力F=30N,当研究A时,绳子的拉力为15N,则A受到静摩擦力,大小即为15N;
当研究整体时,水平方向拉力大小为30N,仍处于静止,则地面对B的摩擦力大小为30N;
答:B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为15N与30N.
解析
解:由最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则AB之间的最大静摩擦力f=μN=0.3×6×9.8=17.64N,
而B与地面的最大静摩擦力f′=μ(mA+mB)g=0.3×12×9.8=35.28N;
由于水平力F=30N,当研究A时,绳子的拉力为15N,则A受到静摩擦力,大小即为15N;
当研究整体时,水平方向拉力大小为30N,仍处于静止,则地面对B的摩擦力大小为30N;
答:B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为15N与30N.
利用如图所示的装置,用一水平力F拉动木块B向左匀速时,A物体静止,弹簧测力计示数为T,A、B两木块的质量分别为mA和mB,B与地面间的动摩擦因数为μ,求外力F应该多大?(用T、mA、mB、μ、g表示)
正确答案
解:由题意可知,A受到的摩擦力为:f=T;
则对B分析可知,B水平方向受向左的拉力、向右的A对B的摩擦力和B受地面的摩擦力;
竖直方向B对地面的压力FN=mAg+mBg;
则根据共点力的平衡条件可知:
F-T-μFN=0
解得F=T+μ(mAg+mBg)
答:外力F应该为T+μ(mAg+mBg)
解析
解:由题意可知,A受到的摩擦力为:f=T;
则对B分析可知,B水平方向受向左的拉力、向右的A对B的摩擦力和B受地面的摩擦力;
竖直方向B对地面的压力FN=mAg+mBg;
则根据共点力的平衡条件可知:
F-T-μFN=0
解得F=T+μ(mAg+mBg)
答:外力F应该为T+μ(mAg+mBg)
质量为2kg的物体,静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平拉力F.(g取10N/kg)
(1)当拉力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(2)当拉力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是多大?此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是多大?若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力多大?
正确答案
解:滑动摩擦力=最大静摩擦力Fmax=μmg=0.5×2×10=10N
(1)当拉力F=5N时,F<Fmax,物体静止,f=F=5N
(2)当拉力F=12N时,F>Fmax,物体滑动,f=10N
此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是滑动摩擦力10N,若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力10N.答:(1)当拉力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是5N;
(2)当拉力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是10N;此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是滑动摩擦力10N,若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力10N.
解析
解:滑动摩擦力=最大静摩擦力Fmax=μmg=0.5×2×10=10N
(1)当拉力F=5N时,F<Fmax,物体静止,f=F=5N
(2)当拉力F=12N时,F>Fmax,物体滑动,f=10N
此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是滑动摩擦力10N,若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力10N.答:(1)当拉力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是5N;
(2)当拉力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是10N;此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是滑动摩擦力10N,若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力10N.
某同学用黑板擦擦黑板.现假定黑板面竖直.该同学作用于黑板擦的作用力F在水平面上,而黑板擦却沿着与竖直线成θ角的直线缓慢向下运动,如图所示,已知黑板擦可视为质点,其质量为m,黑板擦与黑板之间的动摩擦系数为u.重力加速度为g.试求F的大小.
正确答案
解:黑板擦缓慢向下运动,受力平衡,对黑板擦受力分析,受到重力mg、摩擦力f以及水平恒力F,将F分解为水平向右的F1和垂直黑板向里的F2,
根据平衡条件得:
F1=mgtanθ,
f=,
f=μF2
而F=
联立解得:F=
答:F的大小为.
解析
解:黑板擦缓慢向下运动,受力平衡,对黑板擦受力分析,受到重力mg、摩擦力f以及水平恒力F,将F分解为水平向右的F1和垂直黑板向里的F2,
根据平衡条件得:
F1=mgtanθ,
f=,
f=μF2
而F=
联立解得:F=
答:F的大小为.
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