高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力精练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力精练，文件包含人教版高中物理必修一同步题型训练专题32摩擦力学生版docx、人教版高中物理必修一同步题型训练专题32摩擦力解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共40页， 欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 静摩擦力有无及方向的判断】
\l "_Tc25206" 【题型2 静摩擦力大小计算问题】
\l "_Tc9103" 【题型3 滑动摩擦力方向的判断】
\l "_Tc6522" 【题型4 滑动摩擦力大小计算问题】
\l "_Tc10925" 【题型5 摩擦力的突变】
\l "_Tc2094" 【题型6 摩擦力动、静综合问题】
\l "_Tc22177" 【题型7 临界问题】
\l "_Tc24590" 【题型8 弹簧与摩擦力的综合问题】
【题型1 静摩擦力有无及方向的判断】
【例1】[多选]如图所示，物块A、B、C叠放在水平桌面上，水平拉力F作用在物块C上后，各物块仍保持静止状态，则以下说法正确的是( )
A．B不受摩擦力作用
B．C对A的摩擦力水平向左
C．A受到的各个摩擦力的合力为零
D．A、B、C三个物块组成的整体所受摩擦力为零
解析：选AC B受到重力和支持力而平衡，故B不受摩擦力作用，选项A正确；A、C整体受力平衡，桌面对A的静摩擦力f1＝F，方向水平向左，即A、B、C三个物块组成的整体所受摩擦力大小为F，选项D错误；A在水平方向上受到桌面对A的静摩擦力f1和C对A的静摩擦力f3而平衡，f3＝F，方向水平向右，选项B错误，C正确。
【变式1-1】如图所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧，A、B均处于静止状态，下列说法中正确的是( )
A．B受到向左的摩擦力
B．B对A的摩擦力向右
C．地面对A的摩擦力向右
D．地面对A没有摩擦力
解析：选D 压缩的弹簧对B有向左的弹力，B有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，选项A错误；A对B的摩擦力向右，由牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左，选项B错误；对整体研究，根据平衡条件分析可知，地面对A没有摩擦力，选项C错误，D正确。
【变式1-2】[多选]如图所示，用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上，A、B两物体均处于静止状态，下列判断正确的是( )
A．B物体对A物体的静摩擦力方向向下
B．F增大时，A和墙之间的摩擦力也增大
C．若B的重力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力
D．不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力
解析：选AD 将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上，对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上，由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下，A正确；由于A、B两物体受到的重力不变，根据平衡条件可知B错误；A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的总重力等大、反向，故C错误，D正确。
【变式1-3】某同学在上学途中通过扫码成功打开一辆共享单车。当他推着自行车在平直公路上前进时,地面对前轮的摩擦力为F1,对后轮的摩擦力为F2,当他骑着自行车在平直公路上加速前进时,地面对前轮的摩擦力为F3,对后轮的摩擦力为F4,下列说法正确的是( )
A.F1的方向与车前进方向相同 B.F2的方向与车前进方向相反
C.F3的方向与车前进方向相同 D.F4的方向与车前进方向相反
【解析】选B。推自行车前进时,前轮、后轮受到的摩擦力均为阻力,地面对前轮、后轮的摩擦力F1和F2的方向都与车前进方向相反,所以选项A错误,B正确。而自行车加速前进时,后轮是主动轮,它在与地面接触处有相对地面向后滑的趋势,故摩擦力F4的方向与车前进方向相同;前轮是从动轮,它在与地面接触处有相对地面向前滑的趋势,故摩擦力F3的方向与车前进方向相反,选项C、D错误,故选B。
【题型2 静摩擦力的大小计算问题】
【例2】[多选]如图所示，在粗糙的水平面上叠放着物体A和B，A和B间的接触面也是粗糙的，如果用水平拉力F施于A，而A、B仍保持静止，则下面的说法中正确的是( )
A．物体A与地面间的静摩擦力的大小等于F
B．物体A与地面间的静摩擦力的大小等于零
C．物体A与B间的静摩擦力的大小等于F
D．物体A与B间的静摩擦力的大小等于零
解析：选AD 以A、B为整体为研究对象，分析受力可知，整体水平方向受到拉力F和地面对A的静摩擦力fA，由平衡条件得到，fA＝F。故A正确，B错误。以B为研究对象，分析受力可知，B相对于A没有运动趋势，B不受静摩擦力，即物体A与B间的静摩擦力的大小等于零。故C错误，D正确。
【变式2-1】一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为( )
A．10 N，方向向左
B．6 N，方向向右
C．2 N，方向向右
D．0
答案 C
解析 当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8 N，可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N．当撤去力F1后，F2＝2 NFf2
答案 C
解析 无论是匀速上滑还是匀速下滑，摩擦力与重力都是平衡的，即Ff1＝Ff2＝mg，匀速上滑时摩擦力是静摩擦力，要满足Ffm＝μFN1>Ff1＝mg，而下滑时是滑动摩擦力，即Ff滑＝μFN2＝mg，可知FN1>FN2，故选C.
【变式6-1】(多选)中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一．在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带．某同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住，如图所示．则在向右行笔的过程中( )
A．镇纸受到向左的摩擦力
B．毛笔受到向左的摩擦力
C．白纸只受到向右的摩擦力
D．桌面受到向右的摩擦力
答案 BD
解析 白纸和镇纸始终处于静止状态，对镇纸受力分析知，镇纸不受摩擦力，否则水平方向受力不平衡，镇纸的作用是增大白纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力，故A错误；在书写的过程中毛笔相对纸面向右运动，受到向左的摩擦力，故B正确；白纸与镇纸之间没有摩擦力，白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到毛笔对白纸向右的摩擦力以及桌面对白纸向左的摩擦力，故C错误；根据牛顿第三定律，白纸对桌面的摩擦力向右，故D正确．
【变式6-2】如图所示，A、B两物块叠放在一起，B受到一水平向左的作用力F，A、B在粗糙的水平地面上保持相对静止地向右做直线运动，在向右运动的过程中，下列关于A、B所受到的摩擦力的说法正确的是( )
A．A受到水平向右的摩擦力B．A可能不受摩擦力作用
C．B受到地面水平向左的摩擦力D．B可能不受地面的摩擦力作用
答案 C
解析 先对整体受力分析，根据相对地面的运动方向可知地面对B的摩擦力方向水平向左；可以判断整体的加速度方向水平向左，隔离A受力分析可知B对A的摩擦力方向水平向左，故选C.
【变式6-3】下列关于摩擦力的说法中，错误的是( )
A．两物体间有摩擦力，一定有弹力，且摩擦力的方向和它们的弹力方向垂直
B．两物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比
C．在两个运动的物体之间可以存在静摩擦力，且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度
D．滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以相反
解析：选B 摩擦力方向沿接触面，弹力方向垂直接触面，且有摩擦力一定有弹力，A正确；静摩擦力与压力没有关系，B错误；静摩擦力可以产生在运动的物体间，且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度，例如，静摩擦力提供向心力，C正确；滑动摩擦力可以是动力也可以是阻力，D正确。
【题型7 临界问题】
【例7】边防战士无论寒暑都进行着刻苦训练，有力地保障了国家和人民安全。如图所示为边防战士用头将四块砖顶在墙上苦练头功的照片。假设每块砖的质量均为m，砖与墙面、砖与头间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使砖恰好静止不动，则边防战士的头对砖施加的水平力为( )
A.eq \f(mg,μ) B.eq \f(2mg,μ) C.eq \f(3mg,μ) D.eq \f(4mg,μ)
解析：选B 以四块砖为研究对象，进行受力分析。砖恰好静止不动，则砖所受到的摩擦力刚好与其重力相等，即f1＋f2＝4mg，又f1＝f2＝μF，联立两式可得F＝eq \f(2mg,μ)，即边防战士施加的水平力为F＝eq \f(2mg,μ)，B正确。
【变式7-1】如图所示，有8个完全相同的长方体木板叠放在一起，每个木板的质量为100 g，某人用手在这叠木板的两侧分别加一大小为F的水平压力，使木板水平静止．若手与木板之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，木板与木板之间的动摩擦因数为μ2＝0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.则水平压力F至少为( )
A．8 N B．15 N
C．16 N D．30 N
答案 B
解析 先把所有木板看成整体，由平衡条件知：2μ1F1≥8mg，得F1≥8 N，以中间6块木板为研究对象，要使木板不滑下去，由平衡条件知：2μ2F2≥6mg，解得F2≥15 N，故F≥15 N，故选B.
【变式7-2】打印机是现代办公不可或缺的设备，正常情况下，进纸系统能做到“每次只进一张纸”，进纸系统的结构如图所示．设图中刚好有10张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动时带动最上面的第1张纸匀速向右运动，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，重力加速度为g，打印机正常工作时，下列说法正确的是( )
A．第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左
B．第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为2μ2mg
C．第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为0
D．要做到“每次只进一张纸”，应要求μ1＞μ2
答案 D
解析 第1张纸上表面受到搓纸轮施加的静摩擦力Ff0，方向向右，第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力Ff，方向向左，Ff＝μ2(mg＋F)，F为搓纸轮对第1张纸的压力，Ff0＝Ff＜μ1F，故μ1＞μ2，A错误，D正确．第2张与第3张纸之间的摩擦力及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都是静摩擦力，根据受力平衡知，大小均为Ff，B、C错误．
【变式7-3】把一个重为G的物体，用一个水平力F=kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，如下图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是（ ）
A. B.
C. D.
答案：B
【题型8 弹簧与摩擦力的综合问题】
【例8】如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，A物体质量m＝20 kg，B物体质量M＝30 kg。处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A物体相连，轻弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5。现有一水平推力F作用于物体B上使B缓慢地向墙壁移动，当移动0.2 m时，水平推力F的大小为(已知A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2)( )
A．350 N B．300 N
C．250 N D．200 N
解析：选B 假设A、B间没有相对滑动，则轻弹簧的压缩量为x＝0.2 m，此时轻弹簧的弹力大小为F＝kx＝50 N，而A与B间的最大静摩擦力为FfA＝μmg＝100 N，所以A、B之间没有相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，其大小为Ff1＝50 N，B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力，其大小为Ff2＝μ(m＋M)g＝250 N，由B缓慢移动，可知推力的大小为F＝Ff1＋Ff2＝300 N，即B选项正确。
【变式8-1】如图所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m＝2 kg的物体上，另一端施一水平拉力F.(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内，g＝10 m/s2)
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12 cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？
(2)若将弹簧拉长至11 cm，物体受到的摩擦力大小为多少？
(3)若将弹簧拉长至13 cm，物体受到的摩擦力大小为多少？
答案 (1)200 N/m (2)2 N (3)4 N
解析 (1)物体匀速运动时，
k(x－x0)＝μmg
则k＝eq \f(μmg,x－x0)＝eq \f(0.2×2×10,0.12－0.1) N/m＝200 N/m.
(2)弹簧的弹力F1＝k(x1－x0)＝200×(0.11－0.1) N＝2 N
最大静摩擦力等于滑动摩擦力
Ffm＝0.2×2×10 N＝4 N
物体没动，故所受的静摩擦力为
Ff1＝F1＝2 N.
(3)弹簧的弹力F2＝k(x2－x0)＝200×(0.13－0.1) N＝6 N
物体将运动，此时所受到的滑动摩擦力为Ff2＝μFN＝μmg＝0.2×2×10 N＝4 N．
【变式8-2】如图所示，一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接，弹簧、地面水平．A、B两点离墙壁的距离分别为x1、x2，物块在A、B两点均能恰好静止，物块与地面间的最大静摩擦力为F1，则弹簧的劲度系数为( )
A.eq \f(F1,x2＋x1) B.eq \f(2F1,x2＋x1)
C.eq \f(2F1,x2－x1) D.eq \f(F1,x2－x1)
答案 C
解析 物块在A点和B点所受弹簧弹力与静摩擦力大小相等、方向相反，设弹簧原长为l0，由平衡条件，在A点处有k(l0－x1)＝F1，在B点处有k(x2－l0)＝F1，联立解得k＝eq \f(2F1,x2－x1)，故C正确．
【变式8-3】木块A、B分别重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,力F作用后( )
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】选C。因轻弹簧被压缩了2 cm,故弹簧弹力为F=kΔx=8 N,A、B两木块所受的最大静摩擦力分别为FAm=12.5 N,FBm=15 N,B木块在水平方向F与弹簧弹力的合力为9 N,小于其最大静摩擦力,故地面给B木块的摩擦力为9 N,A木块在水平方向的弹簧拉力为8 N,也小于其最大静摩擦力,故地面给A木块的摩擦力为8 N,故选项C正确。