人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习

3.2 摩擦力（解析版）

一、选择题（本题共16小题，每小题4分，满分64分。在每小题给出的四个选项中,有一个或一个以上选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。）

1.（多选）关于静摩擦力的说法正确的是(　　)

A.静摩擦力有最大值,说明静摩擦力的值在一定范围内是可变的

B.静止物体受到的摩擦力一定是静摩擦力

C.静摩擦力的方向可能与其运动方向相同

D.运动的物体可能受静摩擦力作用

【答案】ACD　

【解析】静摩擦力的最大值叫最大静摩擦力,则静摩擦力在零与最大值之间,故A正确。物体正在从粗糙的斜面上滑下,物体受到滑动摩擦力,而斜面也受到物体的滑动摩擦力,但斜面却是静止的,故B错误。静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反,故C正确。运动的物体也可能产生静摩擦力,比如在水平路面上,汽车启动时,车厢底板上的物体会受到静摩擦力作用,故D正确。

2.下列关于静摩擦力的说法,正确的是(　　)

A.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力作用,并且受静摩擦力作用的物体一定静止

B.静摩擦力方向总与物体的运动趋势方向相反

C.静摩擦力的大小可以用公式f=μFN直接计算

D.在压力一定的条件下静摩擦力的大小是可以变化的,但有一个限度

【答案】D　

【解析】静摩擦力存在于相对静止的物体间,但两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力作用,A错误;静摩擦力的方向总与物体的相对运动趋势方向相反,B错误;静摩擦力的大小不可用f=μFN计算,但最大静摩擦力可以用f=μFN计算,在认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力时,在压力一定的情况下,静摩擦力的大小可以随其他力而变化,但最大值为fmax=μFN,故C错,D正确。

3.如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向上共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10 N,F2=2 N。若撤去力F1,则木块在水平方向上受到的摩擦力为(　　)　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.2 N,方向向右           B.6 N,方向向右

C.2 N,方向向左           D.零

【答案】A　

【解析】未撤去F1前,木块静止,说明木块所受的静摩擦力f静=F1-F2=8 N,方向向左,即最大静摩擦力fmax≥8 N。当撤去F1后,木块在F2作用下有向左运动的趋势,桌面给木块的静摩擦力方向变为向右,大小与F2相等,即f静'=F2=2 N。恰好在静摩擦力的范围之内(0<f≤fmax),木块处于静止状态。故正确选项为A。

4.如图所示,A、B、C三个相同的物体叠加在一起,放在水平地面上,B物体虽受水平力F作用,但三个物体都没有运动,下列说法中正确的是(　　)

A.A受到B施加的摩擦力作用            B.B受到A、C施加的摩擦力作用

C.B只受到C施加的摩擦力作用          D.C只受到地面施加的摩擦力作用

【答案】C　

【解析】假设A物体受水平向右的摩擦力,则其受力如图所示,跟物体A接触的物体只有B,B最多能对A施加两个力(支持力N和摩擦力f),由二力平衡条件知:N与G抵消,但没有力与f抵消,这样A在f的作用下将不能保持如题图所示的静止状态,与题意相矛盾,所以假设错误;因此物体A不受摩擦力作用,所以A项错误。由上述可知A与B之间没有相对运动趋势,而B受到向右的拉力F,因而B物体有相对于C向右运动的趋势,受C施加的摩擦力向左,C受B施加的摩擦力向右,再由二力平衡(水平方向)可知,地面必然给C一向左的摩擦力才能保证C物体静止,所以B、D错误,C正确,故选C。

5.关于摩擦力与弹力的关系,下列说法中不正确的是(　　)

A.有弹力一定有摩擦力           B.有弹力不一定有摩擦力

C.有摩擦力一定有弹力           D.同一接触面上的弹力和摩擦力的方向一定垂直

【答案】A　

【解析】若相互接触的两个物体之间有弹力,但两物体间无相对运动(或相对运动趋势),则不可能有摩擦力,选项A错误,B正确;有弹力是有摩擦力的必要条件,所以有摩擦力必有弹力,选项C正确;根据弹力和摩擦力的方向关系可知D正确。

6.如图所示,当一个行李箱随水平传送带一起向右匀速运动时,行李箱所受的力有(　　)

A.重力                               B.重力、支持力

C.重力、支持力、静摩擦力             D.重力、支持力、滑动摩擦力

【答案】B　

【解析】行李箱一定受重力与支持力;行李箱随传送带一起向右做匀速运动时,行李箱与传送带相对静止,没有相对运动或相对运动的趋势,故行李箱不受摩擦力。

7.如图所示,攀岩运动员双手紧握竖直绳匀速攀上和匀速滑下时,所受的摩擦力分别为f1和f2,则下列情况中正确的是(　　)

A. f1向下, f2向上,且f1=f2          B. f1向下, f2向上,且f1>f2

C. f1向下, f2向上,且f1<f2          D. f1向上, f2向上,且f1=f2

【答案】D　

【解析】运动员无论是匀速上爬,还是匀速下滑,在竖直方向上只受到两个力——重力和摩擦力,且二力等大、反向。即两种情况下运动员受到的摩擦力大小相等,方向均是竖直向上的,故D选项正确。

8.关于由滑动摩擦力公式f=μN推出的μ=,下列说法正确的是　(　　)

A.动摩擦因数μ与摩擦力f成正比, f越大,μ越大

B.动摩擦因数μ与正压力N成反比,N越大,μ越小

C. μ与f成正比,与N成反比

D. μ的大小由两物体接触面的情况及其材料决定

【答案】D　

【解析】μ与两个物体的材料和两物体接触面的情况有关,与f、N均无关。

9.如图所示,质量为m的物体A以一定的初速度v沿粗糙斜面上滑,物体A在上滑过程中受到的力有(　　)

A.向上的冲力、重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力

B.重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力

C.重力、对斜面的正压力、沿斜面向下的摩擦力

D.重力、斜面的支持力、下滑力

【答案】B　

【解析】地球表面附近的一切物体均受重力,故物体必受重力;物体与斜面相互挤压,故斜面对物体一定有支持力,方向垂直于斜面向上;物体相对于粗糙斜面向上滑动,与斜面间有摩擦力,摩擦力阻碍物体间的相对滑动,物体一定受到沿斜面向下的滑动摩擦力;物体依靠惯性运动,没有向上的冲力,也找不到施力物体,重力有使物体下滑的趋势,无下滑力,同样也找不到施力物体。

10.如图所示,物体A受到摩擦力的是(　　)

A.物体A沿粗糙竖直墙面向下运动

B.物体A沿光滑的斜面向上运动

C.物体A随物体B一起向右匀速运动

D.物体A在斜面上静止

【答案】D　

【解析】A图中,物体A与墙面接触,接触面粗糙,但无挤压(无弹力),无摩擦力;B图中斜面光滑,无摩擦力;C图中,物体A与物体B以相同速度一起匀速运动,物体A与物体B间无摩擦力;D图中物体A与斜面间有摩擦力。故选D。

11.为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动,如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G,则动摩擦因数μ应等于(　　)

1.           B.          C.            D.

【答案】A　

【解析】木块恰好匀速向下运动,说明木块受力平衡,则有:

f=G+F2

f=μF1

解得:μ=

12.（多选）如图所示,A、B两物体叠放在水平面上,水平力F作用在A上,使两者一起向右做匀速直线运动,下列判断正确的是(　　)

A.由于A、B一起做匀速直线运动,故A、B间无摩擦力

B.B对A的静摩擦力大小为F,方向向左

C.地面对B的滑动摩擦力的大小为F,方向向左

D.B物体受到了向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力

【答案】BCD　

【解析】以A为研究对象,它和B一起做匀速直线运动,也就是说它们之间没有相对运动,它受到了一个向右的水平拉力,它一定还要受到一个向左的水平力与拉力F平衡,而A只与B有接触,故B给A一个水平向左的静摩擦力与F平衡,A一定要对B施加一个向右的静摩擦力,B做匀速直线运动,它在水平方向上一定要受到一个向左的力来与A对B的静摩擦力平衡,B是在水平面上运动,显然,地面给B一个向左的滑动摩擦力。综上所述,B、C、D三选项均正确。

13.一物块m在水平力拉动下,沿静止的水平传送带由A端运动到B端,如图甲所示,这时所受摩擦力为F1;现开动机械让传送带向左匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端,这时所受摩擦力大小为F2,如图乙所示。则F1,F2的大小关系满足(　　)

A.F1=F2                   B.F1<F2

C.F1>F2                   D.上述三种情况都有可能

【答案】A　

【解析】两种情景下,物块与传送带之间均为滑动摩擦,只是相对速度不同而已;由滑动摩擦力的计算公式F=μFN可知,滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关,故选A。

14.如图所示,质量为m的物块在质量为M的木板上向右滑行,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,物块与木板间的动摩擦因数为μ2,已知木板处于静止状态,那么木板所受地面摩擦力的大小是(　　)

A.μ1Mg    B.μ2mg     C.μ1(m+M)g  D.μ1Mg+μ2mg

【答案】B　

【解析】木板给物块的滑动摩擦力为μ2mg,方向水平向左,所以物块给木板一个水平向右的摩擦力μ2mg,因为木板静止,所以木板所受地面的摩擦力大小为μ2mg,方向水平向左,故选项B正确。

15.(多选)用一水平力F将两铁块A和B紧压在竖直墙上而静止,如图所示,下列说法中正确的是(　　)

A.铁块B受A给它的摩擦力方向可能向上,也可能向下

B.铁块B肯定受墙给它的竖直向上的摩擦力

C.铁块A肯定对B施加竖直向下的摩擦力

D.铁块B受墙的摩擦力方向可能向上,也可能向下

【答案】BC　

【解析】只要物体保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说该物体处于平衡状态,即此时一定受到平衡力的作用,故该题中的物体始终保持静止,利用二力平衡的特点分析即可判断。对A受力分析可知,A处于静止状态,故A受到的合外力为零,在竖直方向上受到竖直向下的重力和B对A的摩擦力,,故B对A的摩擦力方向肯定是竖直向上;则A对B的摩擦力方向竖直向下,故A错误,C正确。对整体受力分析可知,整体在竖直方向保持静止,则墙对B一定有竖直向上的摩擦力,故B正确,D错误。

16. 如图,在研究摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉一个放在水平板上的木块,部分实验记录见表。则实验中木块受到的(　　)

A.静摩擦力恒为0.60 N             B.静摩擦力可能大于0.60 N

C.滑动摩擦力为0.90 N             D.滑动摩擦力一定小于静摩擦力

【答案】B　

【解析】当木块保持静止时,静摩擦力的大小随着拉力的变化而变化,故A错误。当拉力为0.60 N时,木块处于静止状态,静摩擦力大小为0.60 N,可知实验中静摩擦力可能大于0.60 N,故B正确。当弹簧测力计拉力为0.50 N 时,木块做匀速直线运动,可知滑动摩擦力等于0.50 N,故C错误。滑动摩擦力不一定小于静摩擦力,比如用0.1 N的力拉物体,物体不动,静摩擦力为0.1 N,则滑动摩擦力大于静摩擦力,故D错误。

二、非选择题

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

【答案】0.4

【解析】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

地面对其的支持力　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=32 N,GA=40 N,GB=20 N代入

解得 μ=0.4。

18.  马拉着自重600 N的雪橇在水平冰面上做匀速直线运动,马需要用的水平拉力的大小为18 N。若在雪橇上载货500 kg,马要用多大的水平力可使雪橇仍做匀速直线运动?雪橇和冰面间的动摩擦因数为多大?

【答案】168 N　0.03

【解析】雪橇做匀速直线运动,则摩擦力等于马的拉力,即F1=f

由f=μN得μ===0.03

雪橇和货物对冰面的压力

N1=600 N+500 kg×10 N/kg=5 600 N

若要使雪橇仍做匀速直线运动,则马的拉力应等于摩擦力,

则F2=f1=μN1=0.03×5 600 N=168 N。

19. 书桌和书柜分别重500 N 和1 500 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数相同,一同学用一弹簧测力计沿水平方向拉书桌。

(1)当弹簧测力计的读数为150 N时,书桌仍静止,此时书桌受摩擦力多大?

(2)当书桌沿水平方向匀速运动时,弹簧测力计的读数为200 N,则书桌与地面间的动摩擦因数多大?

(3)该同学用200 N的力去拉书柜,能拉动吗?为什么?

【答案】(1)150 N　(2)0.4　(3)见解析

【解析】(1)书桌受的静摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力,

则f静=F拉1=150 N

(2)当书桌沿水平方向匀速运动时,滑动摩擦力f与弹簧测力计的拉力F拉2大小相等,则

f=F拉2=200 N

又由f=μN,N=G桌

得μ===0.4

(3)假设能拉动,则滑动摩擦力为

f '=μN'=0.4×1 500 N=600 N>200 N

因为要拉动书柜所需的水平拉力至少为600 N,故不能拉动。