- 相互作用
- 共34453题
水平面上有一重50N的物体,受到F1=12N和F2=8N的两方向相反的水平力作用而保持静止.已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)此时物体所受的摩擦力为多大?
(2)将F1撤去后,物体受到的摩擦力为多大?
(3)将F2撤去后,物体受到的摩擦力为多大?
正确答案
解:物体所受最大静摩擦力为:fm=μG=0.2×50=10(N)
(1)根据平衡条件,由于F1-F2=12-8=4N<fm
所以物体处于静止状态,所受摩擦力为静摩擦力:
故有:f1=F1-F2=4N,方向水平向左.
(2)将F1撤去后,因为F2=8N<fm,物体保持静止,
故所受静摩擦力为:f2=F2=8N,方向水平向右;
(3)因为F1=12N>fm,所以物体相对水平面向右滑动,
故物体受的滑动摩擦力:f3=μG=10N,方向水平向左.
答:(1)此时物体所受的摩擦力为4N;
(2)将F1撤去后,物体受到的摩擦力为8N;
(3)将F2撤去后,物体受到的摩擦力为10N.
解析
解:物体所受最大静摩擦力为:fm=μG=0.2×50=10(N)
(1)根据平衡条件,由于F1-F2=12-8=4N<fm
所以物体处于静止状态,所受摩擦力为静摩擦力:
故有:f1=F1-F2=4N,方向水平向左.
(2)将F1撤去后,因为F2=8N<fm,物体保持静止,
故所受静摩擦力为:f2=F2=8N,方向水平向右;
(3)因为F1=12N>fm,所以物体相对水平面向右滑动,
故物体受的滑动摩擦力:f3=μG=10N,方向水平向左.
答:(1)此时物体所受的摩擦力为4N;
(2)将F1撤去后,物体受到的摩擦力为8N;
(3)将F2撤去后,物体受到的摩擦力为10N.
如图所示,物体A重GA=50N,A与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25,物体B重为GB=80N.现在要使A、B一起匀速运动,则作用在A上的压力F为多大?
正确答案
解:整体在沿绳方向上受重力及摩擦力而处于匀速直线运动状态,即平衡状态;因B的质量大于A,故一定是B向下,A向上;
则摩擦力向下,f=GB-GA=80N-50N=30N;
由f=μF可得:
F==
=120N;
答:作用在A上的压力为120N.
解析
解:整体在沿绳方向上受重力及摩擦力而处于匀速直线运动状态,即平衡状态;因B的质量大于A,故一定是B向下,A向上;
则摩擦力向下,f=GB-GA=80N-50N=30N;
由f=μF可得:
F==
=120N;
答:作用在A上的压力为120N.
如图所示,一直角斜槽(两槽间夹角为90°)对水平的倾角为θ=30°,一个横截面为正方形的物块恰能沿此斜槽匀速下滑.假定两槽间的材料和槽面的情况相同,求物块和槽面的摩擦因数μ.
正确答案
解:设左右槽面作用于物块的支持力分别为N1、N2,由于对称性,N1=N2,它们的合力N垂直于槽底线,且N==
N1…①
相应的左、右二槽面作用于物块的滑动摩擦力f1和f2相等,它们的合力f平行于槽底线,且:
f=2f1=2μN1…②
根据平衡条件有:f=mgsinθ,N=mgcosθ
从上面两个方程得:=tanθ…③
①、②代入③可得:μ=
答:物块和槽面的摩擦因数
解析
解:设左右槽面作用于物块的支持力分别为N1、N2,由于对称性,N1=N2,它们的合力N垂直于槽底线,且N==
N1…①
相应的左、右二槽面作用于物块的滑动摩擦力f1和f2相等,它们的合力f平行于槽底线,且:
f=2f1=2μN1…②
根据平衡条件有:f=mgsinθ,N=mgcosθ
从上面两个方程得:=tanθ…③
①、②代入③可得:μ=
答:物块和槽面的摩擦因数
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.木箱从原地移动以后,用30N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动运动.求:
(1)木箱与地板间的最大静摩擦力是多少?
(2)木箱所受到的滑动摩擦力是多少?
(3)木箱与地板间的动摩擦因数μ是多少?
(4)如果用20N的水平推力推木箱,木箱所受的摩擦力是多少?
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.
(2)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,
(3)木箱对地面的压力大小等于重力,即N=G=100N,所以动摩擦因数为μ==0.3.
(4)如果用20N的水平推力推静止在水平地面上的木箱,推不动,是静摩擦力,根据平衡条件可知静摩擦力与推力平衡,为20N;
答:(1)木箱与地板间的最大静摩擦力是35N;
(2)木箱所受到的滑动摩擦力是30N;
(3)木箱与地板间的动摩擦因数μ是0.3;
(4)如果用20N的水平推力推木箱,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.
(2)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,
(3)木箱对地面的压力大小等于重力,即N=G=100N,所以动摩擦因数为μ==0.3.
(4)如果用20N的水平推力推静止在水平地面上的木箱,推不动,是静摩擦力,根据平衡条件可知静摩擦力与推力平衡,为20N;
答:(1)木箱与地板间的最大静摩擦力是35N;
(2)木箱所受到的滑动摩擦力是30N;
(3)木箱与地板间的动摩擦因数μ是0.3;
(4)如果用20N的水平推力推木箱,木箱所受的摩擦力是20N.
将完全相同的、质量均为4kg的木块A和B叠放在水平桌面上,在16N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动.(g取10N/kg)
(1)此时A、B间的摩擦力f1是多少?B和地面间的摩擦力f2又是多少?
(2)桌面与木块之间的动摩擦因数是多少?
(3)若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平推力F2推A使他们一起匀速运动,则F2多大?这时,A对B的弹力有多大?
正确答案
解:(1)A做匀速运动,根据平衡条件A受摩擦力为零,所以B上表面Ff1=0
对B受力分析,根据平衡条件,水平方向Ff2=F1=16(N);
(2)以AB整体为研究对象,竖直方向:FN=(mA+mB)g
又Ff2=μFN
解得:μ=0.2;
(3)摩擦力与接触面积无关,故AB与地面间的摩擦力与图1情况下摩擦力大小相同,所以F2=F1=16(N)
FNB=mBg
B受的摩擦力FfB=μFNB
根据平衡条件:FB=FfB=8(N);
答:(1)此时木块B上表面受到的摩擦力Ff1是0,下表面所受的摩擦力Ff2是16N.
( 2)桌面与木块之间的动摩擦因数是0.2.
(3)若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平推力F2推A使他们一起匀速运动,如图2,这时,A对B的弹力为8N.
解析
解:(1)A做匀速运动,根据平衡条件A受摩擦力为零,所以B上表面Ff1=0
对B受力分析,根据平衡条件,水平方向Ff2=F1=16(N);
(2)以AB整体为研究对象,竖直方向:FN=(mA+mB)g
又Ff2=μFN
解得:μ=0.2;
(3)摩擦力与接触面积无关,故AB与地面间的摩擦力与图1情况下摩擦力大小相同,所以F2=F1=16(N)
FNB=mBg
B受的摩擦力FfB=μFNB
根据平衡条件:FB=FfB=8(N);
答:(1)此时木块B上表面受到的摩擦力Ff1是0,下表面所受的摩擦力Ff2是16N.
( 2)桌面与木块之间的动摩擦因数是0.2.
(3)若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平推力F2推A使他们一起匀速运动,如图2,这时,A对B的弹力为8N.
如图所示,三角形木楔静置于粗糙水平地面上,木楔质量M=9kg、倾角θ=30°,三角形木楔的斜面上有一个质量为m=1kg的小物块.(重力加速度取g=10m/s2)若小物块在斜面上由静止开始下滑,当滑行距离s=1m时,其速度v=2m/s.在此过程中木楔没有动,求:
(1)物块下滑时所受的摩擦力大小和方向
(2)物块下滑时地面对木楔的摩擦力的大小和方向.
正确答案
解:(1)物块下滑时,则有加速度的大小为:
a==
m/s2=2m/s2
由牛顿第二定律得:
mgsinθ-f1=ma
代入解得:f1=3N,摩擦力方向沿斜面向上;
(2)以三角形木楔为研究对象,分析受力如图1所示,物块对三角形木楔的压力N1=mgcosθ,选向右的方向为正,根据共点力平衡,在水平方向上有:
f=f1cosθ-N1sinθ=(mgsinθ-ma)cosθ-mgcosθsinθ=-macosθ
代入解得:f=-N,负号表示地面对木楔的摩擦力的方向水平向左.
答:(1)物块下滑时所受的摩擦力大小3N和方向沿斜面向上;
(2)物块下滑时地面对木楔的摩擦力的大小N和方向水平向左.
解析
解:(1)物块下滑时,则有加速度的大小为:
a==
m/s2=2m/s2
由牛顿第二定律得:
mgsinθ-f1=ma
代入解得:f1=3N,摩擦力方向沿斜面向上;
(2)以三角形木楔为研究对象,分析受力如图1所示,物块对三角形木楔的压力N1=mgcosθ,选向右的方向为正,根据共点力平衡,在水平方向上有:
f=f1cosθ-N1sinθ=(mgsinθ-ma)cosθ-mgcosθsinθ=-macosθ
代入解得:f=-N,负号表示地面对木楔的摩擦力的方向水平向左.
答:(1)物块下滑时所受的摩擦力大小3N和方向沿斜面向上;
(2)物块下滑时地面对木楔的摩擦力的大小N和方向水平向左.
某水平木板上有一个重10N的物体,木板一端着地,另一端被慢慢抬起.
(1)当木板与地面成30°角时,物体还没有下滑,问此时木板对物体的静摩擦力f1多大?
(2)当木板与地面成37°角时,物体匀速下滑.问当木板与地面成60°角时,木板对物体的滑动摩擦力f2多大?
正确答案
解:(1)对物体受力可知:Ff1=mgsinθ1
代入可得:Ff1=5N
(2)当物体木板与地面成37°角匀速下滑时:
对物体,由平衡条件可知:
可得:μ=0.75
当木板与地面成60°角时,对物体,可知:Ff2=μFN=μmgcosθ3=3.75N
答:(1)当木板与地面成30°角时,木板对物体的静摩擦力Ff1是5N.
(2)当木板与地面成60°角时,木板对物体的滑动摩擦力Ff2是3.75N
解析
解:(1)对物体受力可知:Ff1=mgsinθ1
代入可得:Ff1=5N
(2)当物体木板与地面成37°角匀速下滑时:
对物体,由平衡条件可知:
可得:μ=0.75
当木板与地面成60°角时,对物体,可知:Ff2=μFN=μmgcosθ3=3.75N
答:(1)当木板与地面成30°角时,木板对物体的静摩擦力Ff1是5N.
(2)当木板与地面成60°角时,木板对物体的滑动摩擦力Ff2是3.75N
有位同学要重新布置自己的房间.他用200N的水平拉力匀速拉动质量为50kg的书桌,书桌与地面间的动摩擦因数是多少?如果要在同样情况下匀速移动质量为150kg的书柜,他用200N的力能拉动书柜吗?这时摩擦力多大?(g取10m/s2)
正确答案
解:当匀速移动书桌时,书桌处于平衡状态,则由二力平衡的条件可知,书桌与地面间的滑动摩擦力与水平拉力大小相等,即:
f1=F=200N.
书桌对地面的压力为:N=mg=50×10N=500 N
由f=μN得:μ==0.4
即书与地面间的动摩擦因数为0.4
在同样的情况下移动质量为150 kg的书柜时,动摩擦因数也是0.4,此时书柜对地面的压力为:
N′=mg=150×10N=1500 N
移动书柜所需的水平拉力为:F′=μN′=0.4×1 500 N=600 N,
用200 N的水平拉力不能移动书柜,此时书柜所受的摩擦力为静摩擦力,由二力平衡的条件可知,其大小为200 N.
答:书桌与地面间的动摩擦因数是0.4,如果要在同样情况下匀速移动质量为150kg的书柜,他用200N的力不能拉动书柜,这时摩擦力200N.
解析
解:当匀速移动书桌时,书桌处于平衡状态,则由二力平衡的条件可知,书桌与地面间的滑动摩擦力与水平拉力大小相等,即:
f1=F=200N.
书桌对地面的压力为:N=mg=50×10N=500 N
由f=μN得:μ==0.4
即书与地面间的动摩擦因数为0.4
在同样的情况下移动质量为150 kg的书柜时,动摩擦因数也是0.4,此时书柜对地面的压力为:
N′=mg=150×10N=1500 N
移动书柜所需的水平拉力为:F′=μN′=0.4×1 500 N=600 N,
用200 N的水平拉力不能移动书柜,此时书柜所受的摩擦力为静摩擦力,由二力平衡的条件可知,其大小为200 N.
答:书桌与地面间的动摩擦因数是0.4,如果要在同样情况下匀速移动质量为150kg的书柜,他用200N的力不能拉动书柜,这时摩擦力200N.
如图所示,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一质量为10kg的物体以一定速度v向右运动,同时还有一水平向左、大小为10N的力F作用于物体上,则物体受到的摩擦力大小为______N;方向水平向______.(g取10m/s2)
正确答案
解:f=μFN=0.2×100N=20N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.
故答案为:20,左.
解析
解:f=μFN=0.2×100N=20N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.
故答案为:20,左.
一个重800N的跳马木箱置于水平地面,移动它至少用230N的水平推力.跳马木箱被推动后,则只要200N的水平推力就可以使它匀速运动.求:
(1)跳马木箱与地面的最大静摩擦力和滑动摩擦因数;
(2)如果用200N的水平推力推静止的跳马木箱,此时跳马木箱与地面的摩擦力是多少?
正确答案
解:(1)移动跳马木箱至少用230N的水平推力,所以跳马木箱与地面的最大静摩擦力为230N,
跳马木箱被推动后,则只要200N的水平推力,说明此时的滑动摩擦力为200N,
根据f=μN可得,
μ==
=0.25.
(2)如果用200N的水平推力推静止的跳马木箱,由于最大静摩擦力为230N,
此时的推力小于最大静摩擦力,跳马木箱不动,受到的是静摩擦力,大小为200N.
答:(1)跳马木箱与地面的最大静摩擦力为230N,滑动摩擦因数为0.25;
(2)如果用200N的水平推力推静止的跳马木箱,此时跳马木箱与地面的摩擦力是200N.
解析
解:(1)移动跳马木箱至少用230N的水平推力,所以跳马木箱与地面的最大静摩擦力为230N,
跳马木箱被推动后,则只要200N的水平推力,说明此时的滑动摩擦力为200N,
根据f=μN可得,
μ==
=0.25.
(2)如果用200N的水平推力推静止的跳马木箱,由于最大静摩擦力为230N,
此时的推力小于最大静摩擦力,跳马木箱不动,受到的是静摩擦力,大小为200N.
答:(1)跳马木箱与地面的最大静摩擦力为230N,滑动摩擦因数为0.25;
(2)如果用200N的水平推力推静止的跳马木箱,此时跳马木箱与地面的摩擦力是200N.
如图所示,一个质量m=8kg的物体在水平力F作用下静止于倾角为37°的斜面上,在水平力F作用下保持静止.求在下列情形下物体与斜面之间的静摩擦力的大小和方向(g取10N/kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)F=50N
(2)F=60N
(3)F=70N.
正确答案
解:如图受力分析,正交分解.
G1=mgsinθ=8×10×sin37° N=48N;
G2=mgcosθ=8×10×cos37° N=64N
F1=Fcosθ;F2=Fsinθ
(1)F=50N 时:F1=Fcosθ=50×0.8=40N<G1=48N
所以Ff=G1-F1=48-40=8N,沿斜面向上
(2)F=60N 时:F1=Fcosθ=60×0.8=48N=G1=48N
所以Ff=G1-F1=48-48=0N,
(3)F=70N 时:F1=Fcosθ=70×0.8=56N>G1=48N
所以Ff=F1-G1=56-48=8N,沿斜面向下
答:(1)摩擦力为8N,沿斜面向上;
(2)摩擦力为零.
(3)摩擦力为8N,沿斜面向下.
解析
解:如图受力分析,正交分解.
G1=mgsinθ=8×10×sin37° N=48N;
G2=mgcosθ=8×10×cos37° N=64N
F1=Fcosθ;F2=Fsinθ
(1)F=50N 时:F1=Fcosθ=50×0.8=40N<G1=48N
所以Ff=G1-F1=48-40=8N,沿斜面向上
(2)F=60N 时:F1=Fcosθ=60×0.8=48N=G1=48N
所以Ff=G1-F1=48-48=0N,
(3)F=70N 时:F1=Fcosθ=70×0.8=56N>G1=48N
所以Ff=F1-G1=56-48=8N,沿斜面向下
答:(1)摩擦力为8N,沿斜面向上;
(2)摩擦力为零.
(3)摩擦力为8N,沿斜面向下.
在图中画出A物体所受动摩擦力的示意图.
正确答案
解:当v1<v2,A相对木板有向左的运动,故A受到向右的摩擦力;
当v1>v2,A相对木板有向右的运动,故A受到向左的摩擦力;
故答案为:
解析
解:当v1<v2,A相对木板有向左的运动,故A受到向右的摩擦力;
当v1>v2,A相对木板有向右的运动,故A受到向左的摩擦力;
故答案为:
如图所示,水平地面上有一重60N的物体,在与水平方向成30°角斜向上、大小为20N的拉力F作用下匀速运动,求地面对物体的支持力摩擦力大小.
正确答案
解:物体受力分析,如图,建立直角坐标系,对力进行正交分解得:
y方向:支持力FN=G-Fy=G-Fsin30°=60 N-20×N=50 N;
x方向:摩擦力F′=Fx=Fcos30°=20×N=10
N.
答:(1)物体受到的地面对它的支持力大小为50N;
(2)物体受到的地面对它的摩擦力大小为10N.
解析
解:物体受力分析,如图,建立直角坐标系,对力进行正交分解得:
y方向:支持力FN=G-Fy=G-Fsin30°=60 N-20×N=50 N;
x方向:摩擦力F′=Fx=Fcos30°=20×N=10
N.
答:(1)物体受到的地面对它的支持力大小为50N;
(2)物体受到的地面对它的摩擦力大小为10N.
如图所示,轻质弹簧的劲度系数为3×103N/m,用其拉着一个重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)若开始时物体静止在地面上,用力拉弹簧时,使弹簧的伸长量达到3cm,则物体受到地面的摩擦力是多大?
(3)当弹簧的伸长量为5cm时,物体受到地面的摩擦力是多大?
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:
μ==
=0.6
(2)弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,弹簧的伸长量达到3cm时,弹簧的弹力的大小小于最大静摩擦力的大小,此时物体不动,受到的是经摩擦力,大小为:
f=kx=3×103N/m×0.03m=90N.
(3)当弹簧的伸长量为5cm时,物体滑动,此时受到的是滑动摩擦力,大小为:
f=f=μFN=0.6×200N=120N.
答:(1)物体与水平面的动摩擦因数为0.6;
(2)物体受到地面的摩擦力是90N.
(3)物体受到的摩擦力120N.
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:
μ==
=0.6
(2)弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,弹簧的伸长量达到3cm时,弹簧的弹力的大小小于最大静摩擦力的大小,此时物体不动,受到的是经摩擦力,大小为:
f=kx=3×103N/m×0.03m=90N.
(3)当弹簧的伸长量为5cm时,物体滑动,此时受到的是滑动摩擦力,大小为:
f=f=μFN=0.6×200N=120N.
答:(1)物体与水平面的动摩擦因数为0.6;
(2)物体受到地面的摩擦力是90N.
(3)物体受到的摩擦力120N.
汽车在后轮的推动下,以加速度a在地面上沿直线前进,已知汽车前后轮相距为2l,汽车的质心位于前后轮中央,离地高度为h,后轮与地面间的静摩擦系数为μ,前轮非驱动轮,与地面间的摩擦力甚小,可以忽略,试问:μ至少为多大,后轮才不至打滑?并就结果进行讨论.
正确答案
解:对力受力分析,如图所示;
由牛顿第二定律可知,f=ma
竖直方向有:N1+N2=mg
以前轮为支点;
由力矩平衡可知:
fh+N1l-N2l=0
解得:N1=m(g-
)
N2=m(g+
)
要使车不打滑,则有:f≤μN2;
即μ≥时后轮不会打滑;
讨论可知:
(1)若a>0,N2>N1,后轮对地面压力较大
a=时,N1=0,前轮不受压力;
(3)a>时,N1为负值,不符合实际情况;
(4)a<0时,N1<N2,前轮受力较大;
答:当μ≥时后轮不会打滑;
解析
解:对力受力分析,如图所示;
由牛顿第二定律可知,f=ma
竖直方向有:N1+N2=mg
以前轮为支点;
由力矩平衡可知:
fh+N1l-N2l=0
解得:N1=m(g-
)
N2=m(g+
)
要使车不打滑,则有:f≤μN2;
即μ≥时后轮不会打滑;
讨论可知:
(1)若a>0,N2>N1,后轮对地面压力较大
a=时,N1=0,前轮不受压力;
(3)a>时,N1为负值,不符合实际情况;
(4)a<0时,N1<N2,前轮受力较大;
答:当μ≥时后轮不会打滑;
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