(能力提高练) 第一节 重力与弹力、摩擦力-2023年高考物理一轮系统复习学思用

【能力提高练】   第一节 重力与弹力、摩擦力

1．(2022•东北师范大学附属中学高三(下)测试(六))某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A．实验中必须让木板保持匀速运动

B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7

D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数

【解析】  AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误；

C．由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C正确；

D．根据，，可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。故选C。

【答案】  C

2．(2022•北京市北师大附属实验中学高三(下)零模)某同学利用图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器,传感器通过细绳拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A．在3.0~3.5s时间内，木板一定做匀加速运动

B．在4.5~5.5s时间内，木板一定做匀加速运动

C．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

D．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为5 : 4

【解析】  A．由乙图可知，在3.0~3.5s时间内，物块与长木板之间为静摩擦力，二者保持相对静止，即木板处于静止状态。故A错误；

B．同理，在4.5~5.5s时间内，二者之间为滑动摩擦力，木板一定在相对物块运动但是不一定做匀加速运动。故B错误；

C．物块始终处于平衡状态，虽然传感器显示的细绳拉力和长木板提供的摩擦力等大反向，但是图乙中曲线是细绳拉力随时间的变化曲线，并不是摩擦力随时间的变化曲线。故C错误；

D．由乙图可知，最大静摩擦力大小为图中最大F，即5N；滑动摩擦力为图中相对平稳的F，即大约4N。所以二者之比约为5 : 4。故D正确。故选D。

【答案】  D

3．(2022•四川外国语学校一模)如图所示，水平地面上斜放着一块木板AB，在AB上放着一木板，逐渐增大木板与水平面之间的倾角θ，当θ=30°时木块所受摩擦力和θ=53°时相等，则木块和木板间的动摩擦因数等于(已知sin53°=0.8，cos53°=0.6)(　　)

A． B． C． D．

【解析】  当木板与水平面间的夹角为(较小角)时，木块恰好静止在木板上，对物体受力分析，并将重力垂直与平行斜面分解，则有静摩擦力的大小，当木板与水平面间的夹角为(较大角)时，木块沿木板下滑，根据滑动摩擦力公式，根据最大静摩擦力等于滑动摩擦力，得，故选A。

【答案】  A

4．(2022•江苏省扬州中学高三(下)开学考试)使用自卸式货车可以提高工作效率．如图所示，在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中，有关货物所受车厢的支持力FN和摩擦力Ff，下列说法中正确的是 (  )

A．支持力FN逐渐减小

B．支持力FN先减小后不变

C．摩擦力Ff逐渐增大

D．摩擦力先增大后不变

【解析】  AB．由受力分析可知支持力，随着角度的增大而减小，故支持力为一直减小，故A正确，B错误；

CD．开始时货物受重力和支持力，抬起后受到沿货箱向上的静摩擦力，静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，即，随着角度增大，静摩擦力增大；当角度达到一定程度时，物体开始滑动，静摩擦力变成滑动摩擦力，而滑动摩擦力、随着角度的增大而减小，故摩擦力将减小，故摩擦力是先增大后减小，故CD错误。故选A。

【答案】  A

5．(2022•长春外国语学校高三(下)期初考试)打印机进纸系统的结构示意图如图所示，正常情况下，进纸系统能做到“每次只进一张纸”。设图中刚好有20张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动带动最上面的第1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2，工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时，下列说法正确的是 (　　)

A．第2张纸受到第1张纸的摩擦力方向向左

B．第10张纸与第11张纸之间的摩擦力大小为μ2(F＋10mg)

C．第20张纸与摩擦片之间的摩擦力为0

D．若想做到“每次只进一张纸”，则μ1>μ2

【解析】  A．第1张纸相对第二张纸向右运动，所以给第2张纸的摩擦力方向向右，A错误；

B．将第2到10张纸作为整体，第1张纸对第2张纸的摩擦力大小为，第10张纸与第11张纸之间为静摩擦力，所以第10张纸与第11张纸之间的摩擦力大小为，B错误；

C．将第2到第20张纸作为整体受力分析可知，第20张纸与摩擦片之间的摩擦力为静摩擦力，大小不为零，C错误；

D．第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力为f′=μ2(mg＋F)，要将纸一张一张进入就需要满足f′=μ2(mg＋F)<μ1F，通常情况下F>>mg，所以μ1>μ2，D正确。故选D。

【答案】  D

6．(2022·山东潍坊市高三(下)一模)如图甲所示为被称作“雪游龙”的国家雪车雪橇中心，2022年北京冬奥会期间，该场馆承担雪车、钢架雪车、雪橇三个项目的全部比赛。图乙为运动员从侧壁冰面过“雪游龙”独具特色的360°回旋弯道的场景，在某段滑行中运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动，则此段运动过程中(　　)

A．雪车和运动员所受合外力为零

B．雪车受到冰面斜向上的摩擦力

C．雪车受到冰面的摩擦力方向与其运动方向相反

D．运动员所受雪车的支持力小于自身重力

【解析】  A．雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动，处于非平衡状态，所受合外力不为0，A错误；

BC．雪车受到的摩擦力是滑动摩擦力，与相对冰面运动方向相反，故受到的摩擦力方向与其运动方向相反，B错误，C正确；

D．雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动，运动员所受到的合外力指向轨迹圆心，故所受雪车的支持力大于自身重力，D错误。故选C。

【答案】  C

7．(2022·浙江杭州市高三(下)二模)一本书重约6N，有424页，书本正面朝上。现将一张A4纸夹在106~107页间，A4纸能够覆盖几乎整个书页，如图所示。若要将A4纸抽出，至少需用约1N的拉力。不计书皮及A4纸的质量，则A4纸和书之间的摩擦因数最接近(　　)

A．0.33 B．0.45 C．0.56 D．0.67

【解析】  需用约1N的拉力克服最大静摩擦力，A4纸受正反两面的两个摩擦力，不计书皮及A4纸的质量，有，解得，故选A。

【答案】  A

8．如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(　　)

A．Ffa大小不变　　　　　 B．Ffa方向改变

C．Ffb仍然为零  D．Ffb方向向右

【解析】　剪断右侧绳的瞬间，右侧绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b相对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力Ffb方向向右，C错误、D正确．剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确、B错误．

【答案】　AD

9．(2021·天津耀华中学)如图所示，一长直木板的上表面放有一小物块，当木板以远离物块的一端O为轴，由水平位置缓慢向上转动(α角变大)时，则物块受到的摩擦力Ff随转过的角度α变化的图像可能正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (　　)

【解析】　设木板与水平面间的夹角增大到θ时，铁块开始滑动，显然当α＜θ时，铁块与木板相对静止，由力的平衡条件可知，铁块受到的静摩擦力的大小为Ff＝mgsin α；当α≥θ时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，设动摩擦因数为μ，由滑动摩擦力公式得铁块受到的摩擦力为Ff＝μmgcos α.通过上述分析知道：α＜θ时，静摩擦力随α角增大按正弦函数增大；当α≥θ时，滑动摩擦力随α角增大按余弦规律减小，故C正确．

【答案】　C

10．为了研究手机保护套与书桌之间的动摩擦因数，小明找来了拉力传感器，先测得该带保护套的手机的质量为0.25 kg，再按如图甲所示将手机放置在桌面上，用拉力传感器缓慢拉手机，直至手机在桌面上缓慢向右运动一段距离，截取计算机屏幕上的一段F－t图线，如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则以下说法正确的是(　　)

A．桌面所受的滑动摩擦力约为2.60 N，方向向右

B．手机保护套与桌面间的动摩擦因数随着拉力F的增大而增大

C．若在手机上增加压力，手机保护套与桌面间的动摩擦因数增大

D．手机保护套与桌面间的动摩擦因数为μ＝1.12

【解析】  由F－t图线可得，在0～t1时间内，拉力F逐渐增大，在t1时刻，拉力达到最大，手机刚开始向右运动，即t1时刻拉力的大小等于最大静摩擦力Ffmax，约为2.80 N，之后手机缓慢运动时拉力等于滑动摩擦力Ff，由题图乙可知手机所受的滑动摩擦力约为2.60 N，方向向左，由牛顿第三定律可知桌面所受的滑动摩擦力大小约为2.60 N，方向向右，A选项正确；动摩擦因数由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定，与拉力和压力都无关，且μ＝＝1.04，B、C、D选项错误．

【答案】  A

11．木块A、B的重力分别为50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的水平轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m.系统置于水平地面上静止不动．现用F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)

A．木块A所受摩擦力大小是12.5 N         B．木块A所受摩擦力大小是11.5 N

C．木块B所受摩擦力大小是9 N            D．木块B所受摩擦力大小是7 N

【解析】  由于弹簧被压缩了Δx＝2 cm，故弹簧的弹力F弹＝kΔx＝400 N/m×0.02 m＝8 N，弹簧对木块A的力是向左的，大小为8 N，而A静止，A所受最大静摩擦力为FfmA＝50 N×0.25＝12.5 N>F弹，则A静止，A受到的摩擦力与F弹等大反向，FfA＝F弹＝8 N，故A受到的摩擦力为8 N，方向水平向右，选项A、B均错误；B所受最大静摩擦力FfmB＝60 N×0.25＝15 N，它受向右的8 N的弹簧弹力，还有向右的F＝1 N的拉力，故两力的合力大小为9 N，方向水平向右，也小于其最大静摩擦力，B也处于静止状态，受力平衡，故它受到的摩擦力等于弹簧对它的弹力和拉力的合力9 N，方向水平向左，选项C正确，D错误．

【答案】  C

12．(2022·河南许昌市高三(下)二模)如图所示，一粗糙斜面体静止在水平地面上，斜面体上方水平虚线处装有一光滑定滑轮。一轻绳跨过定滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面体上的物块M相连，系统处于静止状态。现把定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离。系统仍处于静止状态，则在此过程中(　　)

A．轻绳对滑轮的作用力大小不变         B．斜面体对M的摩擦力大小一直增加

C．斜面体对M的作用力大小一直减小    D．地面对斜面体的支持力大小一直增加

【解析】  A．定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子间的夹角变小，故轻绳对滑轮的作用力大小变大，A错误；

B．定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子拉力的方向与竖直方向变小，但由于不知道摩擦力的方向，故无法判断斜面体对M的摩擦力大小变化情况，B错误；

C．由于定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子拉力的方向与竖直方向变小，竖直方向的力增大，故斜面体对M的作用力大小一直减小，C正确；

D．对M和斜面整体分析，定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子间的夹角变小，绳子竖直方向分力变大，地面对斜面体支持力变小，D错误。故选C。

【答案】  C

13．如图所示，质量为m＝10 kg的物体放在水平传送带C上，与传送带间的动摩擦因数为μ1＝0.4.由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动(图为俯视图，导槽与传送带间有空隙)．现传送带以v1＝8 m/s的速度向右匀速运动，同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以v2＝6 m/s的速度沿导槽匀速运动，g取10 m/s2，求拉力F大小．

【解析】  物体有相对于传送带水平向左的速度v1′和沿导槽的速度v2，故物体相对于传送带的速度如图所示，

tan θ＝＝＝，即θ＝53°；

滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，

所以有：F＝Ffcos θ＝μmgcos θ＝0.4×10×10×0.6 N＝24 N.

【答案】  24 N