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- 2021-05-24 发布
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第二章 相互作用
第4讲 重力 弹力 摩擦力
考纲要求
考情分析
命题趋势
1.对重力、弹力的理解
2.弹力方向的确定和大小计算Ⅰ
3.摩擦力的分析和计算Ⅰ
2017·全国卷Ⅱ,16
本章高考试题主要以选择题形式出现,侧重对基本概念的理解和应用的考查.弹力和摩擦力一直是高考考查的重点,既可单独命题,也可结合共点力的平衡或牛顿运动定律进行考查
1.重力
(1)产生:由于__地球__的吸引而使物体受到的力.
(2)大小:与物体的质量成__正比__,即G=__mg__.可用__弹簧测力计__测量重力.
(3)方向:总是__竖直向下__的.
(4)重心:其位置与物体的__质量__分布和__形状__有关.
2.弹力
(1)定义:发生__弹性形变__的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力.
(2)产生的条件
①物体间直接__接触__;②接触处发生__弹性形变__.
(3)方向:总是与物体形变的方向__相反__.
3.胡克定律
(1)内容:在__弹性限度__内,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成__正比__.
(2)表达式:F=__kx__.k是弹簧的__劲度系数__,由弹簧自身的性质决定,单位是__牛顿每米__,用符号__N/m__表示.x是弹簧长度的__变化量__,不是弹簧形变以后的长度.
4.滑动摩擦力和静摩擦力的对比
名称
项目
静摩擦力
滑动摩擦力
定义
两__相对静止__的物体间的摩
两__相对运动__的物体间的摩
擦力
擦力
产生条件
①接触面__粗糙__
②接触处有__压力__
③两物体间有__相对运动趋势__
①接触面__粗糙__
②接触处有__压力__
③两物体间有__相对运动__
大小、方向
大小:__0__v2,A受到了B所施加向右的滑动摩擦力
C.若是v1v2,B受到了A所施加向左的滑动摩擦力
解析 当v1=v2时,A、B之间无相对运动,它们之间没有滑动摩擦力;当v1>v2时,以B为参考系,A向右运动,它受到B施加向左的滑动摩擦力,B则受到A施加向右的滑动摩擦力;当v1l1 B.l4>l3
C.l1>l3 D.l2=l4
解析 由于弹簧质量不考虑,所以四种情况下弹簧的伸长量只由力F决定,力F相同,则弹簧伸长量相同,故选项D正确.
3.一木块放在是水平桌面上,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( C )
A.10 N,方向向左 B.6 N,方向向右
C.2 N,方向向右 D.0
解析 当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时,由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N,方向向左,可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N.当撤去力F1后,F2=2 N2Ffm
时,A、B向右滑动,FfA=F滑=μG=2 N,故选项D正确.
6.(2017·江西九江市教学调研)如图所示,在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L,劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数均为μ,现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上,传送带按图示方向匀速运动,当三个木块达到平衡后,1、3两木块之间的距离是( B )
A.2L+ B.2L+
C.2L+ D.2L+
解析 先以2、3为整体分析,设1、2间弹簧的伸长量为x1,有kx1=μ(m2+m3)g;再以3为研究对象,设2、3间弹簧伸长量为x2,有kx2=μm3g,所以1、3两木块之间的距离为2L+x1+x2,故选项B正确.
7.如图所示,物块A放在倾斜的木板上,木板的倾角α为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相等,则物块和木板间的动摩擦因数为( B )
A. B.
C. D.
解析 物块在木板上两次所受摩擦力的大小相等,说明当α=30°时是静摩擦力,在α=45°时是滑动摩擦力.根据滑动摩擦力的计算公式Ff=μFN,得mgsin 30°=μmgcos 45°,解得μ=.选项B正确.
8.如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0 kg的物体.细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连.物体静止在斜面上,弹簧测力计的示数为4.9 N.关于物体受力的判断(取g=9.8 m/s2),下列说法正确的是( A )
A.斜面对物体的摩擦力大小为零
B.斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N,方向沿斜面向上
C.斜面对物体的支持力大小为4.9 N,方向竖直向上
D.斜面对物体的支持力大小为4.9 N,方向垂直斜面向上
解析 假设物体受到斜面的摩擦力沿斜面向上,对于物体,由平衡条件得F+Ff-mgsin
30°=0,FN-mgcos 30°=0,解得Ff=0,FN=4.9 N,方向垂直斜面向上.故选项A正确.
9.(2017·湖北黄冈市三模)如图甲所示,斜面体固定在水平面上,斜面上有一物块在平行斜面拉力F的作用下始终处于静止状态,拉力F在如图乙所示的范围内变化,取沿斜面向上为正方向.则物块所受的摩擦力Ff与时间t的关系可能正确的是( B )
解析 物块在重力、斜面支持力、斜面摩擦力和拉力F作用下处于平衡状态,所以开始时,摩擦力沿斜面向下,且为最大静摩擦力.静摩擦力Ff=F-mgsin θ,所以摩擦力随着拉力的减小而减小;当拉力减小到与重力沿斜面方向分力相等时(t1时刻之前),摩擦力减小到零;随着拉力继续减小,摩擦力反向增大,故选项B正确.
10.(2017·河南郑州模拟)如图所示,在水平桌面上叠放着质量相等的A、B两块木板,在木板A上放着质量为m的物块C,木板和物块均处于静止状态.A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,现用水平恒力F向右拉木板A,则以下判断正确的是( A )
A.不管F多大,木板B一定保持静止
B.B受到地面的滑动摩擦力大小一定小于F
C.A、C之间的摩擦力大小一定等于μmg
D.A、B之间的摩擦力大小不可能等于F
解析 设A、B的质量为M,则A对B的最大静摩擦力FfAB=μ(M+m)g,而地面对B的最大静摩擦力大小为力FfB地=μ(2M+m)g,故无论F多大,B一定保持静止,选项A正确;若FFT,B与水平面间的最大静摩擦力FfBmax=μFNB=μ(mA+mB)g=0.3×(6+6)×9.8 N=35.28 N>FT,可见物体A、B均相对地面静止.以A为研究对象,对A由二力平衡可得B对A的摩擦力FfBA=FT=15 N;A、B相对静止,以A、B整体为研究对象,由二力平衡条件,可得水平面对B的摩擦力FfB=F=30 N.
答案 15 N 30 N
12.如图所示是武警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、砖与头的动摩擦因数均为μ.要使砖恰好静止不动,则武警战士的头对砖施加的水平力为多大?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,砖与砖之间不发生滑动)
解析 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达到最大,
即Ff1=Ff2=μF,又Ff1+Ff2=4mg,
联立上式可得F=,
即武警战士施加的水平力为F=.
答案