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简答题

如图所示.物体A、B、C叠放在水平地面上,用水平力F1=5N,F2=8N,分别作用B、C上仍保持静止状态,那么A与B,B与C,C与地面的静摩擦力的大小和方向如何?

正确答案

解:以A为研究对象,根据平衡条件得到:B对A的静摩擦力大小fAB=0,否则A水平方向所受的合力不为零,不能保持平衡.

以AB整体为研究对象,根据平衡条件得到:fBC=F1=5N,方向:水平向左.

再以三个物体整体为研究对象,根据平衡条件得:fC地=F2-F1=8N-5N=3N.所以fAB=0,fBC=5N,fC地=3N,方向:水平向右.

答:A与B,B与C,C与地面的静摩擦力的大小和方向分别为:0; 5N,水平向左;3N,水平向左

解析

解:以A为研究对象,根据平衡条件得到:B对A的静摩擦力大小fAB=0,否则A水平方向所受的合力不为零,不能保持平衡.

以AB整体为研究对象,根据平衡条件得到:fBC=F1=5N,方向:水平向左.

再以三个物体整体为研究对象,根据平衡条件得:fC地=F2-F1=8N-5N=3N.所以fAB=0,fBC=5N,fC地=3N,方向:水平向右.

答:A与B,B与C,C与地面的静摩擦力的大小和方向分别为:0; 5N,水平向左;3N,水平向左

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简答题

质量为5kg的物体静止在水平桌面上,当受到的水平推力增加到20N时开始滑动,接着以18N的水平推力可维持物体在水平桌面作匀速直线运动,该物体受到的最大静摩擦力为______N,物体与桌面的动摩擦因数为______;当水平推力减小为16N时,物体仍在运动,此时物体受到的摩擦力为______N;当水平推力减小到15N时,物体处于静止状态,此时物体受到的摩擦力为______N;当水平推力为40N时,物体受到的摩擦力又为______N.(g=10N/kg)

正确答案

解:由当受到20N的水平推力作用时物体开始滑动,可知物体的最大静摩擦力为20N,

当以18N的水平推力可维持物体在水平桌面匀速直线运动,则滑动摩擦力为18N,

由f=μFN,得动摩擦力因数μ===0.36,

当水平推力为16N而物体仍运动时,物体受到的摩擦力为18N;当水平推力为15N而物体静止时,物体受到的摩擦力为15N;

当水平推力为40N时,物体运动,受到滑动力;故受到的摩擦力为18N.

故答案为:20,0.36,18,15,18.

解析

解:由当受到20N的水平推力作用时物体开始滑动,可知物体的最大静摩擦力为20N,

当以18N的水平推力可维持物体在水平桌面匀速直线运动,则滑动摩擦力为18N,

由f=μFN,得动摩擦力因数μ===0.36,

当水平推力为16N而物体仍运动时,物体受到的摩擦力为18N;当水平推力为15N而物体静止时,物体受到的摩擦力为15N;

当水平推力为40N时,物体运动,受到滑动力;故受到的摩擦力为18N.

故答案为:20,0.36,18,15,18.

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如图所示,物体A的质量为M,物体B的质量为m,A与B、A与地面的动摩擦因数都是μ,物体B用细绳系住.用水平力F将物体A匀速向右拉出的过程中,

(1)画出A物体的受力图;

(2)求当水平力F多大时,才能将A匀速拉出?

正确答案

解:(1)物体A相对物体B向右滑动,物体A给物体B的滑动摩擦力方向向右,对B受力分析,则有:

(2)对B物体受力分析,如图所示,

由平衡条件:竖直方向:N=GB

所以:B物体所受到的摩擦力大小,F1=μGB=μmg;

则绳子的拉力F=μmg;

(3)物体B相对地面向右滑动,地面给物体B的滑动摩擦力方向向左,大小为:

由平衡条件:竖直方向:N=GA+GB

所以:F2=μ(GA+GB)=2μmg

则地面给物体A的摩擦力为F=F1+F2=3μmg

因此若拉动A,则拉力至少为3μmg

答:(1)A向右滑动时,B物体所受到的摩擦力大小2N、绳的拉力大小是2N;

(2)将A向右拉动,拉力F至少为8N.

解析

解:(1)物体A相对物体B向右滑动,物体A给物体B的滑动摩擦力方向向右,对B受力分析,则有:

(2)对B物体受力分析,如图所示,

由平衡条件:竖直方向:N=GB

所以:B物体所受到的摩擦力大小,F1=μGB=μmg;

则绳子的拉力F=μmg;

(3)物体B相对地面向右滑动,地面给物体B的滑动摩擦力方向向左,大小为:

由平衡条件:竖直方向:N=GA+GB

所以:F2=μ(GA+GB)=2μmg

则地面给物体A的摩擦力为F=F1+F2=3μmg

因此若拉动A,则拉力至少为3μmg

答:(1)A向右滑动时,B物体所受到的摩擦力大小2N、绳的拉力大小是2N;

(2)将A向右拉动,拉力F至少为8N.

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一个物体重力80N,放在水平地上,用一个轻质弹簧水平拉该物体,当它开始运动时,弹簧伸长为6cm,当弹簧水平拉着该物体匀速前进时,弹簧的伸长是4cm,已知弹簧的劲度系数k=400N/m,求:

(1)物体所受的最大静摩擦力为多大?

(2)物体所受的滑动摩擦力为多大?

(3)物体与地板间的动摩擦因数多大?

正确答案

解:(1)刚开始运动时的摩擦力即为最大静摩擦力,有:

Fm=kx1=400×0.06=24N;

(2、3)物体匀速前进时,摩擦力为滑动摩擦力为:F=kx2=400×0.04=16N;            

物体的重力G=80N; G=FN.        

动摩擦因数为:µ===0.2; 

解:(1)最大静摩擦力为24N;

(2)物体所受的滑动摩擦力为16N;

(3)动摩擦力因数为0.2.

解析

解:(1)刚开始运动时的摩擦力即为最大静摩擦力,有:

Fm=kx1=400×0.06=24N;

(2、3)物体匀速前进时,摩擦力为滑动摩擦力为:F=kx2=400×0.04=16N;            

物体的重力G=80N; G=FN.        

动摩擦因数为:µ===0.2; 

解:(1)最大静摩擦力为24N;

(2)物体所受的滑动摩擦力为16N;

(3)动摩擦力因数为0.2.

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如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验. 若砝码和纸板的质量分别为m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.

(1)当纸板相对砝码运动时,纸板所受摩擦力的大小是______

(2)要使纸板相对砝码运动,所需拉力的大小为______

(3)本实验中,m1=0.5kg,m2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s2.若砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少为______N.

正确答案

解:(1)砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为:f1=μm1g,f2=μ(m1+m2)g

纸板所受摩擦力的大小为:f=f1+f2=μ(2m1+m2)g

(2)设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有:

f1=m1a1

F-f1-f2=m2a2

发生相对运动需要有:a2>a1

解得:F>2μ(m1+m2)g

(3)为确保实验成功,即砝码移动的距离不超过l=0.002m,

纸板抽出时砝码运动的最大距离为:x1=

纸板运动距离:d+x1=

纸板所需的拉力:F=f+m2a2

代入数据联立的:F=12.4N

答案为:(1)μ(2m1+m2)g;

(2)F>2μ(m1+m2)g;

(3)12.4.

解析

解:(1)砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为:f1=μm1g,f2=μ(m1+m2)g

纸板所受摩擦力的大小为:f=f1+f2=μ(2m1+m2)g

(2)设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有:

f1=m1a1

F-f1-f2=m2a2

发生相对运动需要有:a2>a1

解得:F>2μ(m1+m2)g

(3)为确保实验成功,即砝码移动的距离不超过l=0.002m,

纸板抽出时砝码运动的最大距离为:x1=

纸板运动距离:d+x1=

纸板所需的拉力:F=f+m2a2

代入数据联立的:F=12.4N

答案为:(1)μ(2m1+m2)g;

(2)F>2μ(m1+m2)g;

(3)12.4.

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简答题

如图所示,拉B物体的轻绳与竖直方向成60°角,O为一定滑轮,物体A与B之间用跨过定滑轮的细绳相连且均保持静止,已知B的重力为100N,水平地面对B的支持力为80N,绳和滑轮的质量以及摩擦均不计,试求:

(1)物体A的重力和物体B与地面间的摩擦力?

(2)连接定滑轮的OC绳所受拉力大小和方向?

正确答案

解:(1)对物体A、B分别进行受力分析如图,则有对A:T=Ga

对B:N+Tcos60°=Gb

Ff=Tsin60°                    ③

由②可得T==40 N

由③得Ff=Tsin60°=34.6 N,

故GA=40 N.

(2)Tco=2Tcos30°=69.2N      与竖直方向成30°;

答:(1)物体A的重力40N,物体B与地面间的摩擦力34.6N

(2)连接定滑轮的OC绳所受拉力69.2N,与竖直方向成30°.

解析

解:(1)对物体A、B分别进行受力分析如图,则有对A:T=Ga

对B:N+Tcos60°=Gb

Ff=Tsin60°                    ③

由②可得T==40 N

由③得Ff=Tsin60°=34.6 N,

故GA=40 N.

(2)Tco=2Tcos30°=69.2N      与竖直方向成30°;

答:(1)物体A的重力40N,物体B与地面间的摩擦力34.6N

(2)连接定滑轮的OC绳所受拉力69.2N,与竖直方向成30°.

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如图所示,质量分别为m和2m的两个物体A、B叠放于质量为3m的楔形物体C的斜面上,C物体的斜面的倾角为θ,A和B一起沿斜面匀速下滑,C始终不动.(1)物体B对物体A的摩擦力以及B对物体A的作用力?

(2)物体B与C的斜面间的动摩擦因数μ?

(3)物体C对地面的压力N和摩擦力?

正确答案

(1)对A 单独分析:由力的平衡有

fBA=mgsinθ

FBA=mg  

(2)对AB整体分析:

NCB=3mgcosθ,

fCB=3mgsinθ,

fCB=μNCB

所以有:μ=tanθ.

(3)ABC整体分析,根据平衡条件,可知:N=6mg

而摩擦力,f=0;

答:(1)物体B对物体A的摩擦力mgsinθ,以及B对物体A的作用mg;

(2)物体B与C的斜面间的动摩擦因数tanθ;

(3)物体C对地面的压力6mg和摩擦力为0.

解析

(1)对A 单独分析:由力的平衡有

fBA=mgsinθ

FBA=mg  

(2)对AB整体分析:

NCB=3mgcosθ,

fCB=3mgsinθ,

fCB=μNCB

所以有:μ=tanθ.

(3)ABC整体分析,根据平衡条件,可知:N=6mg

而摩擦力,f=0;

答:(1)物体B对物体A的摩擦力mgsinθ,以及B对物体A的作用mg;

(2)物体B与C的斜面间的动摩擦因数tanθ;

(3)物体C对地面的压力6mg和摩擦力为0.

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简答题

重力为G的物体A受到与竖直方向成α的外力F,如图所示.

(1)若物体A在外力F作用下匀速向上运动,求接触面的动摩擦因数是多少?

(2)若物体A静止在竖直墙面上,求墙对物体A的静摩擦力是多少?

正确答案

解:(1)对A受力分析,如图所示,

竖直方向,则有:G+f=Fsinα

水平方向,则有:N=Fcosα;

由于f=μN,

因此:μ=

(2)物体A静止在竖直墙面上,若有向上运动趋势时,受到沿着墙面向下的静摩擦力,

根据平衡条件,则有:f1=Fsinα-G;

若有向下运动趋势时,受到沿着墙面向上的静摩擦力,

根据平衡条件,则有:f2=G-Fsinα;

答:(1)若物体A在外力F作用下匀速向上运动,接触面的动摩擦因数是

(2)若物体A静止在竖直墙面上,墙对物体A的静摩擦力向下的是Fsinα-G;向上的是G-Fsinα;

解析

解:(1)对A受力分析,如图所示,

竖直方向,则有:G+f=Fsinα

水平方向,则有:N=Fcosα;

由于f=μN,

因此:μ=

(2)物体A静止在竖直墙面上,若有向上运动趋势时,受到沿着墙面向下的静摩擦力,

根据平衡条件,则有:f1=Fsinα-G;

若有向下运动趋势时,受到沿着墙面向上的静摩擦力,

根据平衡条件,则有:f2=G-Fsinα;

答:(1)若物体A在外力F作用下匀速向上运动,接触面的动摩擦因数是

(2)若物体A静止在竖直墙面上,墙对物体A的静摩擦力向下的是Fsinα-G;向上的是G-Fsinα;

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简答题

如图所示,三个叠放在一起的物体A、B、C用水平方向轻绳通过光滑定滑轮连接,已知它们的质量mA=1kg,mB=2kg,mC=3kg,A与B、B与C、C与地的动摩擦因数分别为μ1=0.8、μ2=0.2、μ3=0.1,现对C施加水平力F将其拉动,所需F的最小值为多少?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

正确答案

解:A、B间的最大静摩擦力为FfABm1mAg=8N,

B、C间的最大静摩擦力为FfBCm2(mAg+mBg)=6N,

由于FfBCm<FfABm,可知B、C会先于A、B发生相对滑动.

对A、B整体,FT=FfBCm

对C,竖直方向 FNC=(mA+mB+mC)g

水平方向F=μ3FNC+FT+FfBCm

解得FT=18N

答:现对C施加水平力F将其拉动,所需F的最小值为18N.

解析

解:A、B间的最大静摩擦力为FfABm1mAg=8N,

B、C间的最大静摩擦力为FfBCm2(mAg+mBg)=6N,

由于FfBCm<FfABm,可知B、C会先于A、B发生相对滑动.

对A、B整体,FT=FfBCm

对C,竖直方向 FNC=(mA+mB+mC)g

水平方向F=μ3FNC+FT+FfBCm

解得FT=18N

答:现对C施加水平力F将其拉动,所需F的最小值为18N.

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简答题

如图所示,木块与水平面间的动摩擦因数为0.1,木块的质量为2kg,在木块向右运动的过程中,还要受到一个水平向左大小为10N的推力作用,则木块受到的滑动摩擦力的大小是多少,方向如何?

正确答案

解:f=μFN=0.1×20N=2N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.

答:则木块受到的滑动摩擦力的大小是2N,方向水平向左.

解析

解:f=μFN=0.1×20N=2N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.

答:则木块受到的滑动摩擦力的大小是2N,方向水平向左.

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简答题

如图所示,一倾角为θ=30°的斜面固定水平面上,一质量为m=1kg的木块放在该斜面上,木块与斜面间的动摩擦因数u=0.4,(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)问:

(1)在不给木块施加其它外力的情况下,木块受到的摩擦力为多大?

(2)要使物块能静止在斜面上,现给木块施加一平行斜面的力F,则F应满足什么条件?

正确答案

解:(1)对物体受力分析,根据平行斜面方向重力的分力大小:

G′=mgsin30°=10×0.5=5N;

根据滑动摩擦力的公式有:f=μN=μmgcos30°=0.4×10×=2N;

则最大静摩擦力即为2N;

重力的分力大于最大静摩擦力,因此物体受到滑动摩擦力,即大小为2N;

(2)要使物块能静止在斜面上,现给木块施加一平行斜面的力F,使其有沿着斜面向下运动趋势或向上运动趋势;

若物体有向上运动趋势,则有:F1=Gsin30°+f,解得:F1=5+2N;

若物体有向下运动趋势,则有:F2+f=Gsin30°,解得:F2=5-2N;

答:(1)在不给木块施加其它外力的情况下,木块受到的摩擦力为2N;

(2)要使物块能静止在斜面上,现给木块施加一平行斜面的力F,则F应满足5-2N≤F≤5+2N.

解析

解:(1)对物体受力分析,根据平行斜面方向重力的分力大小:

G′=mgsin30°=10×0.5=5N;

根据滑动摩擦力的公式有:f=μN=μmgcos30°=0.4×10×=2N;

则最大静摩擦力即为2N;

重力的分力大于最大静摩擦力,因此物体受到滑动摩擦力,即大小为2N;

(2)要使物块能静止在斜面上,现给木块施加一平行斜面的力F,使其有沿着斜面向下运动趋势或向上运动趋势;

若物体有向上运动趋势,则有:F1=Gsin30°+f,解得:F1=5+2N;

若物体有向下运动趋势,则有:F2+f=Gsin30°,解得:F2=5-2N;

答:(1)在不给木块施加其它外力的情况下,木块受到的摩擦力为2N;

(2)要使物块能静止在斜面上,现给木块施加一平行斜面的力F,则F应满足5-2N≤F≤5+2N.

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简答题

用10N的水平力在水平地面上拉着重为50N的物体时,物体恰好做匀速运动;

(1)物体与地面间的动摩擦因数为多少?

(2)若用20N的水平力拉此物体,则物体受的滑动摩擦力的大小为多少?

(3)若用5N的水平力拉此物体,则物体受的摩擦力的大小为多少?

正确答案

解:物体在竖直方向上受到重力和支持力,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,重力和支持力是一对平衡力,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,拉力大小是10N,所以滑动摩擦力大小是10N.

(1)滑动摩擦力f=μN,得:=0.2;

(2)当拉力为20N,物体会运动;故摩擦力为10N;

(3)当用5N的力拉时,拉不动,静摩擦力为5N;

答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.2

(2)若用20N的水平力拉此物体,则物体受的滑动摩擦力的大小为10N

(3)若用5N的水平力拉此物体,则物体受的摩擦力的大小为5N

解析

解:物体在竖直方向上受到重力和支持力,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,重力和支持力是一对平衡力,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,拉力大小是10N,所以滑动摩擦力大小是10N.

(1)滑动摩擦力f=μN,得:=0.2;

(2)当拉力为20N,物体会运动;故摩擦力为10N;

(3)当用5N的力拉时,拉不动,静摩擦力为5N;

答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.2

(2)若用20N的水平力拉此物体,则物体受的滑动摩擦力的大小为10N

(3)若用5N的水平力拉此物体,则物体受的摩擦力的大小为5N

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如图所示,物块重100N,放置在倾角为30°的斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数为.现有一个与斜面平行,且与斜面最大倾斜线成30°角的力F作用于是物体上,为使物体静止在斜面上,力F应为多大?(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

正确答案

解:先将物体的重力分解为平行于斜面的力GX和与斜面垂直的力GY

且有方向不变大小可变GX=G•sin30°=

GY=G•cos30°,

显然GX与N平衡,而平行斜面内三力平衡.则GX、F、f三力组成一个封闭三角形,

该三角形中,GX、大小、方向均不变,F的方向不变大小可变,f的大小、方向均可变,

但有f≤fmax

而最大静摩擦力

右图中,余弦定理得:

解得:FMIN=28.8N;

FMAX=57.7N,

因此28.8N≤F≤57.7N

解析

解:先将物体的重力分解为平行于斜面的力GX和与斜面垂直的力GY

且有方向不变大小可变GX=G•sin30°=

GY=G•cos30°,

显然GX与N平衡,而平行斜面内三力平衡.则GX、F、f三力组成一个封闭三角形,

该三角形中,GX、大小、方向均不变,F的方向不变大小可变,f的大小、方向均可变,

但有f≤fmax

而最大静摩擦力

右图中,余弦定理得:

解得:FMIN=28.8N;

FMAX=57.7N,

因此28.8N≤F≤57.7N

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简答题

用一轻质弹簧挂一本书,静止时,弹簧伸长4cm;将书放在水平桌面上,用该弹簧水平地拉书匀速前进时,弹簧伸长1cm,求书和水平桌面间的动摩擦因数.

正确答案

解:根据胡克定律得,k==

弹簧的弹力F=kx′=×0.01N=0.25mg.

根据平衡知,摩擦力的大小为f=μmg=0.25mg.

则动摩擦因数μ=0.25.

答:书和水平桌面间的动摩擦因数为0.25.

解析

解:根据胡克定律得,k==

弹簧的弹力F=kx′=×0.01N=0.25mg.

根据平衡知,摩擦力的大小为f=μmg=0.25mg.

则动摩擦因数μ=0.25.

答:书和水平桌面间的动摩擦因数为0.25.

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简答题

如图,一个质量为M、倾角为θ的楔状斜面体A,放在粗糙的水平面上,斜面上有一个质量为m的物体B,A、B间的动摩擦因数为μ,B沿斜面下滑时,A保持静止不动,求地面对A的摩擦力多大?

正确答案

解:对B进行受力分析可知,

B受到的支持力N=mgcosθ,

B受到的向上的滑动摩擦力f=μmgcosθ,

根据牛顿第二定律可知,A受到B对A的压力为N′=mgcosθ,

A受到向下的摩擦力f′=μmgcosθ

A还受到重力,地面的支持力以及水平地面的摩擦力,A处于静止状态,受力平衡,

水平方向有:f=N′sinθ-f′cosθ=mgcosθ(sinθ-μcosθ)

答:地面对A的摩擦力为mgcosθ(sinθ-μcosθ).

解析

解:对B进行受力分析可知,

B受到的支持力N=mgcosθ,

B受到的向上的滑动摩擦力f=μmgcosθ,

根据牛顿第二定律可知,A受到B对A的压力为N′=mgcosθ,

A受到向下的摩擦力f′=μmgcosθ

A还受到重力,地面的支持力以及水平地面的摩擦力,A处于静止状态,受力平衡,

水平方向有:f=N′sinθ-f′cosθ=mgcosθ(sinθ-μcosθ)

答:地面对A的摩擦力为mgcosθ(sinθ-μcosθ).

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