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简答题

如图所示,A、B两个物体叠放在水平地面上,现对A施加一水平向右的拉力F=5N,若A、B均保持静止状态,求:

①B对A的静摩擦力的大小和方向

②地面对B有无静摩擦力,若有,大小和方向如何?

正确答案

解:A、B在水平面上保持静止,因此受力平衡,对A:F=f=5N,方向向左;

以整体为研究对象,水平方向受拉力F和地面的静摩擦力,根据平衡条件知地面对B的摩擦力为5N,方向向左.

答:①B对A的静摩擦力的大小5N,方向向左;②地面对B的摩擦力为5N,方向向左.

解析

解:A、B在水平面上保持静止,因此受力平衡,对A:F=f=5N,方向向左;

以整体为研究对象,水平方向受拉力F和地面的静摩擦力,根据平衡条件知地面对B的摩擦力为5N,方向向左.

答:①B对A的静摩擦力的大小5N,方向向左;②地面对B的摩擦力为5N,方向向左.

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简答题

如图,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,另一端拖一水平拉力F,(g=10N/kg)物体与水平面间的动摩擦因数为0.2(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等).

(1)若当弹簧拉长到总长为12cm时,物体恰好匀速直线运动,弹簧的劲度系数多大?

(2)若在物体静止的情况下将弹簧拉长到总长为11cm时,物体所受到的摩擦力大小为多少?

(3)若在物体静止的情况下将弹簧拉长到总长为13cm时,物体所受的摩擦力大小为多少?若此时为使物体做匀速直线运动还需给物体施加多大的竖直向下的压力?

正确答案

解:(1)物体匀速前进时,由平衡条件得:

k(x-x0)=μmg

代入解得:k=200N/m.

(2)若将弹簧拉长到11cm时,弹簧的拉力为:F1=k(x1-x0)=200×(0.11-0.10)N=2N

最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力:Ffm=0.2×2×10 N=4 N

可知物体没动,则所受的静摩擦力为:Ff1=F1=2 N.

(3)若将弹簧拉长到13cm时,弹簧弹力:F2=k(x2-x0)=200×(0.13-0.10)N=6 N.

物体将加速前进,此时所受到的滑动摩擦力为:Ff2=μFN=μmg=0.2×2×10 N=4 N.

若此时为使物体做匀速直线运动,受力平衡,则有:

F2=μ(mg+N),解得:N=10N

答:

(1)当弹簧长度为12cm时,物体恰好匀速运动,弹簧的劲度系数为200N/m.

(2)若将弹簧拉长到11cm时,物体所受到的摩擦力大小为2N.

(3)若将弹簧拉长到13cm时,物体所受的摩擦力大小为4N,若此时为使物体做匀速直线运动还需给物体施加10N的竖直向下的压力.

解析

解:(1)物体匀速前进时,由平衡条件得:

k(x-x0)=μmg

代入解得:k=200N/m.

(2)若将弹簧拉长到11cm时,弹簧的拉力为:F1=k(x1-x0)=200×(0.11-0.10)N=2N

最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力:Ffm=0.2×2×10 N=4 N

可知物体没动,则所受的静摩擦力为:Ff1=F1=2 N.

(3)若将弹簧拉长到13cm时,弹簧弹力:F2=k(x2-x0)=200×(0.13-0.10)N=6 N.

物体将加速前进,此时所受到的滑动摩擦力为:Ff2=μFN=μmg=0.2×2×10 N=4 N.

若此时为使物体做匀速直线运动,受力平衡,则有:

F2=μ(mg+N),解得:N=10N

答:

(1)当弹簧长度为12cm时,物体恰好匀速运动,弹簧的劲度系数为200N/m.

(2)若将弹簧拉长到11cm时,物体所受到的摩擦力大小为2N.

(3)若将弹簧拉长到13cm时,物体所受的摩擦力大小为4N,若此时为使物体做匀速直线运动还需给物体施加10N的竖直向下的压力.

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简答题

如图所示,位于竖直面的物体A的质量mA=0.2kg,放在水平面的物体B的质量mB=1.0kg,绳子和滑轮间的摩擦均不计,且绳子的OB部分水平.OA部分竖直,A和B恰好一起匀速运动.取g=10m/s2,求;

(1)物体B与桌面间的动摩擦因数?

(2)如果用水平力F向左拉物体B,使物体A和B做匀速运动需多大的拉力?

正确答案

解:(1)A、B一起匀速运动时,设绳子拉力为F,

对A受力分析:F=mAg

对B受力分析:水平方向:F=f

竖直方向:N=mBg

又:f=μN

联立并代入数据解得:μ=0.2

(2)A、B一起匀速向左运动时:

对B受力分析:水平方向:T-f-F=0

其中F=mAg=f

联立并代入数据得:T=4N

所以,需对物体B施加4N的水平拉力.

答:(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为0.2;

(2)物体A和B一起匀速向左运动时,需对物体B施加4N的水平拉力.

解析

解:(1)A、B一起匀速运动时,设绳子拉力为F,

对A受力分析:F=mAg

对B受力分析:水平方向:F=f

竖直方向:N=mBg

又:f=μN

联立并代入数据解得:μ=0.2

(2)A、B一起匀速向左运动时:

对B受力分析:水平方向:T-f-F=0

其中F=mAg=f

联立并代入数据得:T=4N

所以,需对物体B施加4N的水平拉力.

答:(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为0.2;

(2)物体A和B一起匀速向左运动时,需对物体B施加4N的水平拉力.

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简答题

如图所示,用大小为100N、方向与竖直成53°角的斜向上的力F,把重为90N的物体A压在竖直的墙上不动,求:

(1)物体A受到的摩擦力;

(2)若保持F的方向不变,大小变为300N时,物体A能沿墙向上匀速运动,求A与墙间的动摩擦因数.(sin53°=0.8,cos53°=0.6)

正确答案

解:(1)假设物体受静摩擦力方向向下,受力如图:

根据正交分解得:

N1=F1sinθ

f1+G=F1cosθ

解得:f1=-30N,负号说明静摩擦力方向向上.

(2)当物体上滑时,静摩擦力沿墙壁向下,此时力F较大,设为F1.物体的受力图如图:

根据正交分解得:

N1=F1sinθ

f1+G=F1cosθ

又f1=μN1,联立解得:

μ=

答:(1)物体A受到的摩擦力30N,方向向上;

(2)A与墙间的动摩擦因数

解析

解:(1)假设物体受静摩擦力方向向下,受力如图:

根据正交分解得:

N1=F1sinθ

f1+G=F1cosθ

解得:f1=-30N,负号说明静摩擦力方向向上.

(2)当物体上滑时,静摩擦力沿墙壁向下,此时力F较大,设为F1.物体的受力图如图:

根据正交分解得:

N1=F1sinθ

f1+G=F1cosθ

又f1=μN1,联立解得:

μ=

答:(1)物体A受到的摩擦力30N,方向向上;

(2)A与墙间的动摩擦因数

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简答题

如图所示,斜面体静止在水平面上.在斜面上的小球,在水平推力作用下受摩擦作用而静止,已知小球质量m,斜面体质量M,水平推力F,斜面倾角为θ.求:

(1)小球对斜面的压力;

(2)斜面对水平地面的压力和斜面受水平地面的摩擦力大小.

正确答案

解:(1)分析小球的受力情况:重力G、水平推力F和斜面的支持力N,作出力图.

根据平衡条件得知,F、G的合力与N大小相等、方向相反,根据正交分解法,由平衡条件得:

N=mgcosθ+Fsinθ

(2)对整体受力分析可知,整体在竖直方向受两物体的重力和支持力,水平方向受推力与地面的摩擦力;

故可知,斜面受到的支持力为:F=(M+m)g;

由牛顿第三定律可知,斜面对水平地面的压力为(M+m)g;

水平方向有:摩擦力为:f=F;

答:(1)小球对斜面的压力为N=mgcosθ+Fsinθ;

(2)斜面对水平地面的压力为(M+m)g;摩擦力大小为F.

解析

解:(1)分析小球的受力情况:重力G、水平推力F和斜面的支持力N,作出力图.

根据平衡条件得知,F、G的合力与N大小相等、方向相反,根据正交分解法,由平衡条件得:

N=mgcosθ+Fsinθ

(2)对整体受力分析可知,整体在竖直方向受两物体的重力和支持力,水平方向受推力与地面的摩擦力;

故可知,斜面受到的支持力为:F=(M+m)g;

由牛顿第三定律可知,斜面对水平地面的压力为(M+m)g;

水平方向有:摩擦力为:f=F;

答:(1)小球对斜面的压力为N=mgcosθ+Fsinθ;

(2)斜面对水平地面的压力为(M+m)g;摩擦力大小为F.

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简答题

在水平面上放一木块B,重力为G2=100N.再在木块上放一物块A,重力G1=500N,设A和B,B和地面之间的摩擦因数μ均为(0.333),先用绳子将A与墙固定拉紧,如图所示,已知绳与水平方向的夹角θ=37°,然后在木块B上施加一个水平力F,若想将B从A下抽出,F最少应为多大?(可认为各接触面上动摩擦因数和静摩擦因数近似相等)

正确答案

解:分析A物体受力,如图:

根据共点力平衡条件,有:

Tcosθ-μN1=0

N1+Tsinθ-G1=0

解得:N1=400N

分析物体B,其在水平方向受力如图:

根据平衡条件,有:

F=f1′+f2

f1′=μN1

f2=μ(G2+N1

解得:F=450N

答:若想将B从A下抽出,F最少应为450N.

解析

解:分析A物体受力,如图:

根据共点力平衡条件,有:

Tcosθ-μN1=0

N1+Tsinθ-G1=0

解得:N1=400N

分析物体B,其在水平方向受力如图:

根据平衡条件,有:

F=f1′+f2

f1′=μN1

f2=μ(G2+N1

解得:F=450N

答:若想将B从A下抽出,F最少应为450N.

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简答题

如图所示,有一杯子置于硬纸板上,已知:杯子与硬纸板间的动摩擦因数为μ,质量都为m.试分析:

(1)当把硬纸板向右抽出的过程中,杯子和硬纸板所受的摩擦力方向,以及它们间的摩擦力大小为多少.

(2)把硬纸板快速抽出和缓慢抽出.它们间的摩擦力大小和方向分别是否相同.

正确答案

解:(1)当把硬纸板向右抽出的过程中,杯子和硬纸板间有滑动摩擦力,大小为μmg;

杯子受向右的滑动摩擦力,纸板受向左的滑动摩擦力;

(2)滑动摩擦力大小与相对速度无关,故把硬纸板快速抽出和缓慢抽出时滑动摩擦力的大小和方向均相同;

答:(1)把硬纸板向右抽出的过程中,杯子受向右的滑动摩擦力,纸板受向左的滑动摩擦力,两个摩擦力大小均为μmg;

(2)把硬纸板快速抽出和缓慢抽出时滑动摩擦力的大小和方向均相同.

解析

解:(1)当把硬纸板向右抽出的过程中,杯子和硬纸板间有滑动摩擦力,大小为μmg;

杯子受向右的滑动摩擦力,纸板受向左的滑动摩擦力;

(2)滑动摩擦力大小与相对速度无关,故把硬纸板快速抽出和缓慢抽出时滑动摩擦力的大小和方向均相同;

答:(1)把硬纸板向右抽出的过程中,杯子受向右的滑动摩擦力,纸板受向左的滑动摩擦力,两个摩擦力大小均为μmg;

(2)把硬纸板快速抽出和缓慢抽出时滑动摩擦力的大小和方向均相同.

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简答题

如图所示,有一重为G的圆柱体放置在水平桌面上,用一夹角为60°,两夹边完全相同的人字夹水平将其夹住(夹角仍不变),圆柱体始终静止,试求:

(1)若人字夹内侧光滑,其任一侧与圆柱体间的弹力大小也等于G,则圆柱体与桌面间的摩擦力的大小为多少?

(2)若人字夹内侧粗糙,其任一侧与圆柱体间的弹力大小仍等于G,欲使圆柱体对桌面的压力为零,则整个人字夹对圆柱体的摩擦力的大小为多少?方向如何?

正确答案

解:(1)由几何关系可知,两夹边对圆柱体弹力方向夹角为120°;则它们的合力大小为,方向沿夹角的角平分线,圆柱体处于静止状态,水平面内受的合外力为零,所以桌面对圆柱体的摩擦力与人字夹对圆柱体的合力平衡,即摩擦力的大小为.(2)要使圆柱体对桌面的压力为零,又处于静止状态,所以圆柱体的重力、受人字夹的弹力的合力、摩擦力的合力为零,摩擦力的大小等于重力与支持力的合力;为G,方向与竖直方向成45°角且偏向夹角一侧.

答:(1)圆柱体与桌面间的摩擦力的大小为为G;

(2)整个人字夹对圆柱体的摩擦力的大小为为G;方向与竖直方向成45°角且偏向夹角一侧.

解析

解:(1)由几何关系可知,两夹边对圆柱体弹力方向夹角为120°;则它们的合力大小为,方向沿夹角的角平分线,圆柱体处于静止状态,水平面内受的合外力为零,所以桌面对圆柱体的摩擦力与人字夹对圆柱体的合力平衡,即摩擦力的大小为.(2)要使圆柱体对桌面的压力为零,又处于静止状态,所以圆柱体的重力、受人字夹的弹力的合力、摩擦力的合力为零,摩擦力的大小等于重力与支持力的合力;为G,方向与竖直方向成45°角且偏向夹角一侧.

答:(1)圆柱体与桌面间的摩擦力的大小为为G;

(2)整个人字夹对圆柱体的摩擦力的大小为为G;方向与竖直方向成45°角且偏向夹角一侧.

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简答题

如图所示,斜面的倾角为θ=45°,与斜面平行的细线系住木板A,木板A的质量为m=0.5kg.质量为M=lkg的木块B在木板A的下面,并沿斜面匀速下滑.若A和B之间的动摩擦因数与B和斜面之间的动摩擦因数相同.求:

(1)动摩擦因数:

(2)细线的拉力大小.

正确答案

解:取A、B整体受力分析,如左图所示,

则有:(M+m)gsinθ=FT+μFN

FN=(M+m)gcosθ

 对物体A进行受力分析,如右图所示,

则有:mgsinθ+μFN=FT

FN=mgcosθ;

代入数据,解得:μ=0.5;

FT=N;

答:(1)动摩擦因数0.5:

(2)细线的拉力大小N.

解析

解:取A、B整体受力分析,如左图所示,

则有:(M+m)gsinθ=FT+μFN

FN=(M+m)gcosθ

 对物体A进行受力分析,如右图所示,

则有:mgsinθ+μFN=FT

FN=mgcosθ;

代入数据,解得:μ=0.5;

FT=N;

答:(1)动摩擦因数0.5:

(2)细线的拉力大小N.

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简答题

如图所示,重力G=20N的物体放在水平地面上,当物体受到两个水平推力F1=10N、F2=4N作用时,处于静止状态,此时的摩擦力大小为______N,方向______(填“向左”或“向右”).若将F1撤去,摩擦力大小变为______N,方向______(填“向左”或“向右”).

正确答案

解:当物体受到两个水平推力F1=10N、F2=4N作用时,处于静止状态,此时的摩擦力大小为f=10-4=6N,方向向左,则物体的最大静摩擦力不小于6N.

撤去10N的力后,物体受到水平向左的4N的力作用,此力小于最大静摩擦力,则此时物体将处于静止状态,所受摩擦力大小与4N的力大小相等,方向相反,即物体所受摩擦力大小变为4N,方向水平向右.

故答案为:6,向左,4,向右

解析

解:当物体受到两个水平推力F1=10N、F2=4N作用时,处于静止状态,此时的摩擦力大小为f=10-4=6N,方向向左,则物体的最大静摩擦力不小于6N.

撤去10N的力后,物体受到水平向左的4N的力作用,此力小于最大静摩擦力,则此时物体将处于静止状态,所受摩擦力大小与4N的力大小相等,方向相反,即物体所受摩擦力大小变为4N,方向水平向右.

故答案为:6,向左,4,向右

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简答题

如图,滑块A、B被水平力F压紧在竖直墙上处于静止状态.已知A重30N,B重20N,A、B间的摩擦因数为0.3,B与墙面间的动摩擦因数为0.2,那么:

(1)要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要多大?

(2)若A、B间动摩擦因数为0.1,则要使滑块A、B保持平衡,力F至少要多大?

正确答案

解:(1)整体分析,墙面给整体的静摩擦力等于整体的重力,即为f=30+20=50N;

要使滑块A、B都保持平衡,则滑动摩擦力公式,f=μF

力F至少要为F==250N;

同理,而A与B之间,力F至少要F′==100N;

因此要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要250N;

(2)若A、B间动摩擦因数为0.1,由上可知,当研究整体时,力F至少要为F==250N;

当研究A时,F的至少要为F″===300N;

因此要使滑块A、B保持平衡,力F至少要300N;

答:(1)要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要250N;

(2)若A、B间动摩擦因数为0.1,则要使滑块A、B保持平衡,力F至少要300N.

解析

解:(1)整体分析,墙面给整体的静摩擦力等于整体的重力,即为f=30+20=50N;

要使滑块A、B都保持平衡,则滑动摩擦力公式,f=μF

力F至少要为F==250N;

同理,而A与B之间,力F至少要F′==100N;

因此要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要250N;

(2)若A、B间动摩擦因数为0.1,由上可知,当研究整体时,力F至少要为F==250N;

当研究A时,F的至少要为F″===300N;

因此要使滑块A、B保持平衡,力F至少要300N;

答:(1)要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要250N;

(2)若A、B间动摩擦因数为0.1,则要使滑块A、B保持平衡,力F至少要300N.

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简答题

如图所示,质量为M,长度为L的长木板放在水平桌面上,木板右端放有一质量为m长度可忽略的小木块.开始时木块、木板均静止,某时刻起给木板施加一大小为F方向水平向右的恒定拉力,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

(1)若地面光滑且M和m相对静止,则M受到的摩擦力多大?

(2)若木块与木板之间、木板与桌面之间的动摩擦因数均为μ,拉力F多大才能把木板抽出来.

(3)若木块与木板之间、木板与桌面之间的动摩擦因数均为μ,拉力F=6μ(m+M)g,求从开始运动到木板从小木块下抽出经历的时间.

正确答案

解:(1)对M与m整体运用牛顿第二定律得:

a=

对m受力分析,根据牛顿第二定律得:

f=ma=

(2)m的最大加速度a=μg,

对M:F-(M+2m)μg=Ma′

当a′>a,则可抽出,

解得:F>2μ(M+m)g

(3)在此过程中,木块与木板各做匀加速运动:

木块的加速度为:a1=μg

木板的加速度为:a2==

木块的位移:S1= a1t2

木板的位移:S2= a2t2

又:S2-S1=L

解得:t=

答:

(1)若地面光滑且M和m相对静止,则M受到的摩擦力

(2)若木块与木板之间、木板与桌面之间的动摩擦因数均为μ,拉力大于2μ(M+m)g时才能把木板抽出来.

(3)从开始运动到木板从小木块下抽出经历的时间

解析

解:(1)对M与m整体运用牛顿第二定律得:

a=

对m受力分析,根据牛顿第二定律得:

f=ma=

(2)m的最大加速度a=μg,

对M:F-(M+2m)μg=Ma′

当a′>a,则可抽出,

解得:F>2μ(M+m)g

(3)在此过程中,木块与木板各做匀加速运动:

木块的加速度为:a1=μg

木板的加速度为:a2==

木块的位移:S1= a1t2

木板的位移:S2= a2t2

又:S2-S1=L

解得:t=

答:

(1)若地面光滑且M和m相对静止,则M受到的摩擦力

(2)若木块与木板之间、木板与桌面之间的动摩擦因数均为μ,拉力大于2μ(M+m)g时才能把木板抽出来.

(3)从开始运动到木板从小木块下抽出经历的时间

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简答题

如图所示,A、B的重力分别是10N和20N,各接触面的动摩擦因素均为0.2,则

(1)要从A的下方拉出B所需的最小水平拉力为多少?

(2)这时系A的水平绳的拉力为多少?

正确答案

解:把B拉出,最小拉力:F=f+fAB=μ(GA+GB)+μGA=0.2×(10+20)+0.2×10=8N;

A静止,由平衡条件得,水平绳中的张力:F′=μGA=0.2×10=2N;

答:(1)要从A的下方拉出B所需的最小水平拉力为8N(2)这时系A的水平绳的拉力为2N

解析

解:把B拉出,最小拉力:F=f+fAB=μ(GA+GB)+μGA=0.2×(10+20)+0.2×10=8N;

A静止,由平衡条件得,水平绳中的张力:F′=μGA=0.2×10=2N;

答:(1)要从A的下方拉出B所需的最小水平拉力为8N(2)这时系A的水平绳的拉力为2N

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简答题

如图所示,一个重为G的物体,在一个倾角为θ的斜面上,刚好沿斜面匀速下滑,试求:

(1)物体对斜面的压力.

(2)斜面对物体的摩擦力.

(3)物体和斜面间的动摩擦因素.

正确答案

解:物体受重力、支持力和滑动摩擦力,根据共点力平衡得,

N=Gcosθ

f=Gsinθ

由f=μN得,μ==tanθ

故物体沿斜面下滑的动摩擦因数为tanθ.

由牛顿第三定律知压力FN=Gcosθ 方向垂直斜面向下,摩擦力f=Gsinθ方向沿斜面向上,μ=tanθ

答:(1)物体对斜面的压力Gcosθ 方向垂直斜面向下.

(2)斜面对物体的摩擦力Gsinθ方向沿斜面向上.

(3)物体和斜面间的动摩擦因素μ=tanθ.

解析

解:物体受重力、支持力和滑动摩擦力,根据共点力平衡得,

N=Gcosθ

f=Gsinθ

由f=μN得,μ==tanθ

故物体沿斜面下滑的动摩擦因数为tanθ.

由牛顿第三定律知压力FN=Gcosθ 方向垂直斜面向下,摩擦力f=Gsinθ方向沿斜面向上,μ=tanθ

答:(1)物体对斜面的压力Gcosθ 方向垂直斜面向下.

(2)斜面对物体的摩擦力Gsinθ方向沿斜面向上.

(3)物体和斜面间的动摩擦因素μ=tanθ.

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简答题

如图所示,物体A重40N,物体B重20N,A与B、A与地的动摩擦因数相同,物体B用细绳系住,当水平力F=32N时,才能将A匀速拉出,求接触面间的动摩擦因数.

正确答案

解:以A物体为研究对象,其受力情况如图所示:

则物体B对其压力

    FN2=GB

地面对A的支持力

    FN1=GA+GB

所以A受B的滑动摩擦力

   Ff2=μFN2=μGB

A受地面的摩擦力

   Ff1=μFN1=μ(GA+GB

又由题意得:F=Ff1+Ff2=μ(GA+2GB

将F=32N,GA=40N,GB=20N代入解得 μ=0.4.

答:接触面间的动摩擦因数为0.4.

解析

解:以A物体为研究对象,其受力情况如图所示:

则物体B对其压力

    FN2=GB

地面对A的支持力

    FN1=GA+GB

所以A受B的滑动摩擦力

   Ff2=μFN2=μGB

A受地面的摩擦力

   Ff1=μFN1=μ(GA+GB

又由题意得:F=Ff1+Ff2=μ(GA+2GB

将F=32N,GA=40N,GB=20N代入解得 μ=0.4.

答:接触面间的动摩擦因数为0.4.

下一知识点 : 牛顿运动定律
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