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简答题

一个质量为m=1.0kg的物体,在垂直于斜面的力F作用下开始沿斜面下滑,已知斜面倾角θ=37°,F=10-5t(N)(选取垂直于斜面向下为正方向),物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5.当物体所受摩擦力为0的瞬间撤去力F,此时,物体的速度为v=4m/s,物体距斜面底端的距离为S=5m,若物体所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2.求:

(1)从t=0计时,计算物体滑到斜面底端所用时间.

(2)画出从t=0开始至物体滑至斜面底端,物体所受摩擦力f随时间变化的图象.

正确答案

解:(1)先求出从开始运动到摩擦力为零的时间,因摩擦力为零,则应有

  mgcos37°=-F,

即mgcos37°=-(10-5t1

解得 t1=3.6s

撤去力F后,物块的加速度为 a==gsin37°-μcos37°=2m/s2

由运动学公式 s=v0t2+

得 t2=1s

故总时间 t=t1+t2=4.6s

(2)撤去F前,摩擦力为 f=μ(mgcos37°+10-5t)=9-2.5t  N

撤去F后,f=μmgcos37°=2N

摩擦力f随时间变化的图象如图所示.

答:

(1)从t=0计时,物体滑到斜面底端所用时间为4.6s.

(2)画出从t=0开始至物体滑至斜面底端,物体所受摩擦力f随时间变化的图象如图所示.

解析

解:(1)先求出从开始运动到摩擦力为零的时间,因摩擦力为零,则应有

  mgcos37°=-F,

即mgcos37°=-(10-5t1

解得 t1=3.6s

撤去力F后,物块的加速度为 a==gsin37°-μcos37°=2m/s2

由运动学公式 s=v0t2+

得 t2=1s

故总时间 t=t1+t2=4.6s

(2)撤去F前,摩擦力为 f=μ(mgcos37°+10-5t)=9-2.5t  N

撤去F后,f=μmgcos37°=2N

摩擦力f随时间变化的图象如图所示.

答:

(1)从t=0计时,物体滑到斜面底端所用时间为4.6s.

(2)画出从t=0开始至物体滑至斜面底端,物体所受摩擦力f随时间变化的图象如图所示.

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简答题

重量为100N的木箱放在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动.木箱从原地移动后,用30N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动.由此可知:

(1)木箱与地板间的最大静摩擦力Fmaxo是多大?木箱所受的滑动摩擦力为多大?木箱与地板间的动摩擦因数μ为多少?

(2)如果用20N的水平推力由静止推木箱,木箱所受的摩擦力是多大?

正确答案

解:(1)由题,当要用35N的水平推力时,木箱才能从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35N.

用30N的水平推力,使木箱继续做匀速运动,则由平衡条件得到,木箱受到的滑动摩擦力:f=30N,

木箱与地板间的最大静摩擦力为 35N.

在地板上移动时,木箱所受的滑动摩擦力为30N.

木箱与地板间的动摩擦因数为μ==0.3.

(2)如果用20N的水平推力推静置的木箱,木箱不动,则木箱受到的摩擦力大小为20N;

答:(1)木箱与地板间的最大静摩擦力Fmaxo是35N,木箱所受的滑动摩擦力为30N,木箱与地板间的动摩擦因数μ为0.3.

(2)如果用20N的水平推力由静止推木箱,木箱所受的摩擦力是20N

解析

解:(1)由题,当要用35N的水平推力时,木箱才能从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35N.

用30N的水平推力,使木箱继续做匀速运动,则由平衡条件得到,木箱受到的滑动摩擦力:f=30N,

木箱与地板间的最大静摩擦力为 35N.

在地板上移动时,木箱所受的滑动摩擦力为30N.

木箱与地板间的动摩擦因数为μ==0.3.

(2)如果用20N的水平推力推静置的木箱,木箱不动,则木箱受到的摩擦力大小为20N;

答:(1)木箱与地板间的最大静摩擦力Fmaxo是35N,木箱所受的滑动摩擦力为30N,木箱与地板间的动摩擦因数μ为0.3.

(2)如果用20N的水平推力由静止推木箱,木箱所受的摩擦力是20N

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简答题

跨过定滑轮的轻绳两端,分别系着物体A和物体B,物体A放在倾角为θ的斜面上,如图所示,已知物体A的质量为m,物体A与斜面间的动摩擦因数为μ(μ<tanθ),滑轮的摩擦不计,要使物体A静止在斜面上,求物体B的质量的取值范围(按最大静摩擦力等于滑动摩擦力处理).

正确答案

解:对B受力分析,绳中拉力T=mBg;

当mB取最大值时,物体具有沿斜面向下的最大静摩擦力fm

对A受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,如图所示:

根据共点力平衡条件,有:

N-mgcosθ=0;

T-fm-mgsinθ=0;

其中:fm=μN,

联立以上各式,解得:mB=m(sinθ+μcosθ),

当mB取最小值时,物体具有沿斜面向上的最大静摩擦力fm

对A受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,如图所示:

根据共点力平衡条件,有:

N-mgcosθ=0;

T+fm-mgsinθ=0;

其中:fm=μN

联立以上各式,解得:

mB=m(sinθ-μcosθ)

综上,mB的范围是:m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ)

答:物体B的质量的取值范围为m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ).

解析

解:对B受力分析,绳中拉力T=mBg;

当mB取最大值时,物体具有沿斜面向下的最大静摩擦力fm

对A受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,如图所示:

根据共点力平衡条件,有:

N-mgcosθ=0;

T-fm-mgsinθ=0;

其中:fm=μN,

联立以上各式,解得:mB=m(sinθ+μcosθ),

当mB取最小值时,物体具有沿斜面向上的最大静摩擦力fm

对A受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,如图所示:

根据共点力平衡条件,有:

N-mgcosθ=0;

T+fm-mgsinθ=0;

其中:fm=μN

联立以上各式,解得:

mB=m(sinθ-μcosθ)

综上,mB的范围是:m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ)

答:物体B的质量的取值范围为m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ).

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重力为400N的木箱放在水平地面上,在大小100N的水平拉力下做匀速直线运动,求木箱和地面间的动摩擦因数.

正确答案

解:木箱对水平面的压力FN=G=400N

物体做匀速直线运动,所以f=F=100N

由f=μFN,得

答:木箱和地面间的动摩擦因数0.25

解析

解:木箱对水平面的压力FN=G=400N

物体做匀速直线运动,所以f=F=100N

由f=μFN,得

答:木箱和地面间的动摩擦因数0.25

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简答题

如图甲所示,重为G的物体在水平外力F作用下,向右以2m/s的速度匀速运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ.试问在下列情况下物体受到的滑动摩擦力将怎样变化?

(1)当F突然增大时;

(2)从撤去F到物体最终静止的过程中;

(3)将物体立放起来(如图乙),仍在水平拉力F作用下,向右匀速运动的过程中.

正确答案

解:(1)当F突然增大时,物体做加速运动,受到滑动摩擦力f=μG

 (2)从撤去F到物体最终静止的过程中物体受滑动摩擦力f=μG

 (3)将物体立放起来,物体受滑动摩擦力,与接触面大小无关,所以f=μG

答:(1)当F突然增大时f=μG;

(2)从撤去F到物体最终静止的过程中f=μG;

(3)将物体立放起来(如图乙),仍在水平拉力F作用下,向右匀速运动的过程中f=μG.

解析

解:(1)当F突然增大时,物体做加速运动,受到滑动摩擦力f=μG

 (2)从撤去F到物体最终静止的过程中物体受滑动摩擦力f=μG

 (3)将物体立放起来,物体受滑动摩擦力,与接触面大小无关,所以f=μG

答:(1)当F突然增大时f=μG;

(2)从撤去F到物体最终静止的过程中f=μG;

(3)将物体立放起来(如图乙),仍在水平拉力F作用下,向右匀速运动的过程中f=μG.

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简答题

用30N的水平力拉着一块重量为40N的物体,可以使物体在水平地面上匀速滑动,求物体和地面之间的动摩擦因数.

正确答案

解:用30N的水平力在水平地面上拉着重为40N的物体时,物体做匀速运动,说明滑动摩擦力等于30N,

根据f=μFN=μmg,知μ===0.75.

答:物体和地面之间的动摩擦因数等于0.75.

解析

解:用30N的水平力在水平地面上拉着重为40N的物体时,物体做匀速运动,说明滑动摩擦力等于30N,

根据f=μFN=μmg,知μ===0.75.

答:物体和地面之间的动摩擦因数等于0.75.

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简答题

如图所示两物体M、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,M重为20N,m放在水平面上,M、m均处于静止状态,OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°,则:

(1)分别画出M、m的受力分析示意图;

(2)求出OA、OB对M的拉力大小;

(3)求出m受到水平面的静摩擦力的大小和方向.

正确答案

解:(1、2)M受到三个力的作用处于静止状态:重力GM,绳的拉力TA、TB

因为M处于平衡状态,故M满足平衡条件:

x轴方向:TBcos60°-TAcos30°=0      ①

y轴方向:TBsin60°+TAsin30°-G=0     ②

解①式和②式得:

TA=10N

TB=10N

(3)如图对m进行受力分析,有

如图m受到绳B的水平拉力F2和绳A的拉力F1,地面的摩擦力f以及重力G和支持力N.

由题意知F1=TA=10N,F2=TB=10N,假设摩擦力向左与F1同向

根据m平衡可知,在水平方向有:F1+f=F2

即:f=F2-F1=(10-10)N≈7.32N

因为f是正值,故f的方向与假设方向相同即水平向左.

答:(1)受力分析,如上图所示;

(2)OA、OB对M的拉力大小分别为10N和10N;

(3)m受到水平面的静摩擦力的大小为7.32N方向水平向左.

解析

解:(1、2)M受到三个力的作用处于静止状态:重力GM,绳的拉力TA、TB

因为M处于平衡状态,故M满足平衡条件:

x轴方向:TBcos60°-TAcos30°=0      ①

y轴方向:TBsin60°+TAsin30°-G=0     ②

解①式和②式得:

TA=10N

TB=10N

(3)如图对m进行受力分析,有

如图m受到绳B的水平拉力F2和绳A的拉力F1,地面的摩擦力f以及重力G和支持力N.

由题意知F1=TA=10N,F2=TB=10N,假设摩擦力向左与F1同向

根据m平衡可知,在水平方向有:F1+f=F2

即:f=F2-F1=(10-10)N≈7.32N

因为f是正值,故f的方向与假设方向相同即水平向左.

答:(1)受力分析,如上图所示;

(2)OA、OB对M的拉力大小分别为10N和10N;

(3)m受到水平面的静摩擦力的大小为7.32N方向水平向左.

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简答题

如图,在两块相同的竖直木板A、B之间有重为G=30N的物体,用两个大小相同的力F1、F2垂直压木板,物体与木板间的动摩擦因数μ=0.3.现调整F1、F2大小使两木板在竖直平面内转到与水平方向成37°角时,物体处于平衡,此时F1=18N,不计木板的重力.

(1)若用平行于木板的力把物体沿板向上拉出,求拉力F的最小值.

(2)若把物体沿板水平拉出,求所需拉力的最小值.

正确答案

解:(1)把物体沿板向上拉出,物体与木板A之间的滑动摩擦力

f1=μF1=0.3×18N=5.4N

物体与木板B之间的滑动摩擦力

f2=μ(F1+Gcos37°)=0.3×(18+24)N=12.6N

则拉力  F=Gsin37°+f1+f2=36N

(2)将物体水平拉出,沿板面受力分析如图

得拉力最小值为  F=18N

答:(1)若用平行于木板的力把物体沿板向上拉出,则拉力F的最小值为36N.

(2)若把物体沿板水平拉出,所需拉力的最小值18N.

解析

解:(1)把物体沿板向上拉出,物体与木板A之间的滑动摩擦力

f1=μF1=0.3×18N=5.4N

物体与木板B之间的滑动摩擦力

f2=μ(F1+Gcos37°)=0.3×(18+24)N=12.6N

则拉力  F=Gsin37°+f1+f2=36N

(2)将物体水平拉出,沿板面受力分析如图

得拉力最小值为  F=18N

答:(1)若用平行于木板的力把物体沿板向上拉出,则拉力F的最小值为36N.

(2)若把物体沿板水平拉出,所需拉力的最小值18N.

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木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之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2cm,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动.现用F=1N的水平拉力作用在木块B上,如图所示,求力F作用后木块A、B所受摩擦力的大小.

正确答案

解:未加F时,木块AB受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力,则弹簧弹力为:F1=kx=400N/m×0.02m=8N;

B木块与地面间的最大静摩擦力为:fBm=μGB=0.25×60N=15N;

而A木块与地面间的最大静摩擦力为:fAm=μGA=0.25×50N=12.5N;

施加F后,对木块B有:F+F1<fBm

木块B受摩擦力仍为静摩擦力,其大小为fB=1N+8N=9N,

施加F后,木块A所受摩擦力仍为静摩擦力,大小为fA=8N;

答:力F作用后木块A所受摩擦力的大小8N,B所受摩擦力的大小9N.

解析

解:未加F时,木块AB受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力,则弹簧弹力为:F1=kx=400N/m×0.02m=8N;

B木块与地面间的最大静摩擦力为:fBm=μGB=0.25×60N=15N;

而A木块与地面间的最大静摩擦力为:fAm=μGA=0.25×50N=12.5N;

施加F后,对木块B有:F+F1<fBm

木块B受摩擦力仍为静摩擦力,其大小为fB=1N+8N=9N,

施加F后,木块A所受摩擦力仍为静摩擦力,大小为fA=8N;

答:力F作用后木块A所受摩擦力的大小8N,B所受摩擦力的大小9N.

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简答题

两百多年来,自行车作为一种便捷的交通工具,已经融入人们的社会生活之中,骑自行车出行,不仅可以减轻城市交通压力和减少汽车尾气污染,而且还可以作为一项很好的健身运动.

正确答案

解:车胎变宽,根据压强公式P=,在压力F一定时,可减小压强,也能提高稳定性;

自行车后轮外胎上的花纹,增大了接触面的粗糙程度,从而增大了轮胎与地面的摩擦,可以防止打滑.

故答案为:减小压强、提高稳定性;增大摩擦、防止打滑;

解析

解:车胎变宽,根据压强公式P=,在压力F一定时,可减小压强,也能提高稳定性;

自行车后轮外胎上的花纹,增大了接触面的粗糙程度,从而增大了轮胎与地面的摩擦,可以防止打滑.

故答案为:减小压强、提高稳定性;增大摩擦、防止打滑;

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简答题

一质量为5kg的物体放在水平地板上,用一轻质弹簧水平拉该物体,当物体刚开始运动时,弹簧伸长了4cm,当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长了3cm.已知弹簧的劲度系数为k=300N/m(g取10N/kg)求:

(1)物体所受的最大静摩擦力大小;

(2)物体和地板间的动摩擦因数.

正确答案

解:(1)物体刚开始运动时有:F1=kx1=300×0.04=12N   

物体所受的最大静摩擦力为:fm=F1=12N

(2)物体匀速运动时有:f=F2        

而F2=kx2=300×0.03=9N           

由于f=μmg               

解得:μ=0.18

答:(1)物体所受的最大静摩擦力大小12N;

(2)物体和地板间的动摩擦因数0.18.

解析

解:(1)物体刚开始运动时有:F1=kx1=300×0.04=12N   

物体所受的最大静摩擦力为:fm=F1=12N

(2)物体匀速运动时有:f=F2        

而F2=kx2=300×0.03=9N           

由于f=μmg               

解得:μ=0.18

答:(1)物体所受的最大静摩擦力大小12N;

(2)物体和地板间的动摩擦因数0.18.

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简答题

重量为200N的物体放在水平地面上,至少要用80N的水平推力,才可以使它从原地开始运动.物体从原地移动以后,用40N的水平推力就可以维持物体做匀速运动.

求(1)物体受到的最大静摩擦力Fm

(2)物体与地面间的动摩擦因数μ.

正确答案

解:由题目条件知:最大静摩擦力Fm=80N

物体从原地移动以后,受到的是滑动摩擦力,由二力平衡条件知

f=μN=μmg

所以μ==0.2

答:物体受到的最大静摩擦力为80N;与地面间的动摩擦因数0.2.

解析

解:由题目条件知:最大静摩擦力Fm=80N

物体从原地移动以后,受到的是滑动摩擦力,由二力平衡条件知

f=μN=μmg

所以μ==0.2

答:物体受到的最大静摩擦力为80N;与地面间的动摩擦因数0.2.

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简答题

如图所示,轻质弹簧的劲度系数k=2000N/m,用其拉着一个重为200N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,求:

(1)物体与水平面间的动摩擦因数;

(2)当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受到的摩擦力有多大?

(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面能继续滑行,这时物体受到的摩擦力多大?

正确答案

解:

(1)根据胡克定律得,弹簧的拉力F=kx,

由平衡条件得

滑动摩擦力f=F

支持力FN=G

又f=μFN,联立代入得到

μ==0.4

(2)伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力F=kx=2000×0.06=120N,由于动摩擦因数μ不变,物体对地面的压力大小FN不变,则滑动摩擦力f不变,f=μG=80N

(3)突然撤去弹簧物体仍然受到滑动摩擦力80N.

答:(1)物体与水平面的动摩擦因数为0.4;

(2)在弹性限度内,当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的摩擦力仍为80N.

(3)突然撤去弹簧物体仍然受到滑动摩擦力80N.

解析

解:

(1)根据胡克定律得,弹簧的拉力F=kx,

由平衡条件得

滑动摩擦力f=F

支持力FN=G

又f=μFN,联立代入得到

μ==0.4

(2)伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力F=kx=2000×0.06=120N,由于动摩擦因数μ不变,物体对地面的压力大小FN不变,则滑动摩擦力f不变,f=μG=80N

(3)突然撤去弹簧物体仍然受到滑动摩擦力80N.

答:(1)物体与水平面的动摩擦因数为0.4;

(2)在弹性限度内,当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的摩擦力仍为80N.

(3)突然撤去弹簧物体仍然受到滑动摩擦力80N.

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简答题

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=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)对木块进行受力分析,木块没动,说明木块处于平衡状态,

根据二力平衡条件知,木块受的静摩擦力一定和重力大小相等,方向相反,f1=6 N.

(2)当F增大为30 N时,木块与墙面之间仍然是静摩擦力,这个力与重力相平衡,因此f2=6 N.

(3)当F=10 N时,木块沿墙面下滑,此时木块和墙面之间是滑动摩擦力,

因此f3=μN=0.25×10 N=2.5 N.

答:(1)当F=25N时,木块没有动,木块受到的摩擦力为6 N;

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为6 N;

(3)当F=10N时木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为2.5 N.

解析

解:(1)对木块进行受力分析,木块没动,说明木块处于平衡状态,

根据二力平衡条件知,木块受的静摩擦力一定和重力大小相等,方向相反,f1=6 N.

(2)当F增大为30 N时,木块与墙面之间仍然是静摩擦力,这个力与重力相平衡,因此f2=6 N.

(3)当F=10 N时,木块沿墙面下滑,此时木块和墙面之间是滑动摩擦力,

因此f3=μN=0.25×10 N=2.5 N.

答:(1)当F=25N时,木块没有动,木块受到的摩擦力为6 N;

(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为6 N;

(3)当F=10N时木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为2.5 N.

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简答题

物体的质量为2kg,处于水平地面上.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.(g取10m/s2

(1)物体开始静止,当拉力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是什么摩擦力,多大?

(2)物体开始静止,当拉力大小为12N时,经过一段时间,地面对物体的摩擦力是什么摩擦力,多大?

(3)在第(2)问中,若将拉力突然减小为5N,地面对物体的摩擦力是什么摩擦力,多大?

(4)在第(2)问中,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是什么摩擦力,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

(3)当拉力减小为5N时,物体任然滑动,f=10N

(4)当撤去外力时,物体还继续滑动,f=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;

(3)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10N;

(4)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

(3)当拉力减小为5N时,物体任然滑动,f=10N

(4)当撤去外力时,物体还继续滑动,f=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;

(3)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10N;

(4)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10N.

下一知识点 : 牛顿运动定律
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