题目列表(包括答案和解析)
12.(18分)放风筝是春天时大人、小孩都爱玩的一项有趣的体育活动,
手上牵着线拉着风筝迎风向前跑,就可以将风筝放飞到高处,有一
个小朋友将一只重为4 N的风筝放飞到空中后,拉着线的下端以一
定的速度匀速跑动时,线恰能与水平面成53°角保持不变,如图12
所示,这时小朋友拉住线的力为5 N.求风筝所受的风力.
解析:风筝受到重力G、风力F风和拉力F三个力的作用,受力分析
如图所示,由平衡条件知:
F风x=Fcos53°=5×0.6 N=3 N
F风y=Fsin53°+G=5×0.8 N+4 N=8 N
F风== N=8.54 N
tanθ==
θ=arctan.
答案:8.54 N 与水平方向夹角=arctan
11.(24分)用一根长20 cm、劲度系数k=200 N/m的弹簧水平拉着放在水平桌面上的质量为1 kg的木块,弹簧的长度逐渐伸长到22.4 cm时木块开始运动,当弹簧的长度为21.7 cm时,木块在桌面上做匀速运动.求:(g=10 N/kg)
(1)木块受到的最大静摩擦力多大?静摩擦力的变化范围怎样?
(2)木块与桌面间的动摩擦因数是多少?
(3)木块滑动的过程中,当弹簧的长度小于或大于21.7 cm时,滑动摩擦力如何变化?
解析:(1)木块在未滑动前,根据二力平衡条件可知,木块受到桌面的弹力FN与木块重力G大小相等、方向相反,静摩擦力F′与弹簧的拉力F大小相等、方向相反,其受力情况如图所示.
木块在刚滑动之前,受到的静摩擦力已达到最大值.
Fmax=F=k(x1-x0)=200×(0.224-0.20) N=4.8 N.
木块在未开始运动之前,受到的静摩擦力总是与弹簧的拉力大小相等、方向相反.可见,木块受到的静摩擦力随着弹簧的拉力增大而增大,其变化范围是0-Fmax,即0- 4.8 N.
(2)当木块做匀速运动时,木块受到的滑动摩擦力F滑与弹簧的拉力大小相等、方向相反.
F滑=F=k(x2-x0)=200×(0.217-0.20) N=3.4 N
因为F滑=μFN=μG
所以动摩擦因数为μ===0.34.
(3)因为滑动摩擦力F滑=μFN,F滑是由μ与FN决定的,μ和FN不变,所以F滑不变,可见,在木块滑动后,弹簧的长度小于或大于21.7 cm时,只是拉力F变化,滑动摩擦力与木块做匀速或变速的运动状态无关.
答案:(1)4.8 N 静摩擦力随着弹簧的拉力增大而增大,其变化范围是0-4.8 N (2)0.34 (3)大小不变
10.(12分)(2010·皖南八校联考)在一次课外探究活动中,某同学用图11所示的装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与长金属板B间的动摩擦因数.已知铁块A的质量m=1 kg,金属板B的质量m′=0.5 kg,用水平力F向左拉金属板B,使其向左运动,放大的弹簧测力计示数如图所示.则A、B间的摩擦力Ff=______N,A、B间的动摩擦 因数μ=________.(取g=10 m/s2)
图11
解析:A、B间的摩擦力等于弹簧测力计的读数,由图知该弹簧测力计的最小分度为0.1 N,估读到其最小分度的十分之一,应读为2.50 N.再由Ff=μFN=μmg可得μ==0.25.
答案:2.50 0.25
9.(2009·宁夏高考)水平地面上有一木箱,木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0<μ<1).现对木箱施加一拉力F,使木箱做匀速直线运动.设F的方向与水平面夹角为θ,如图10所示,在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,则 ( )
A.F先减小后增大 B.F一直增大
C.F的功率减小 D.F的功率不变
解析:由木箱受力平衡可知:
Fcosθ=μ(G-Fsinθ),即F==,故F先减小后增大.根据P=Fvcosθ=可知F的功率减小.故A、C正确.
答案:AC
8.(2010·江门联考)如图9所示,固定在地面上的粗糙绝缘斜面ABCD的倾角为θ,空间中存在着与AB边平行的水平匀强电场,场强大小为E.将一个带正电的小物块(可视为质点)放置在这个斜面上,小物块质量为m,所带电荷量为q,与斜面间的动摩擦因数为μ.若小物块静止,则下列说法中正确的是 ( )
A.小物块受到四个力的作用
B.小物块所受的摩擦力等于μmgcosθ
C.小物块所受的摩擦力等于mgsinθ
D.小物块所受的摩擦力大于Eq
解析:小物块在斜面上处于静止状态,受重力mg,斜面对小物块的支持力FN,水平电场力Eq,斜面对小物块的静摩擦力Ff,共四个力作用,因物块静止,沿斜面方向的合力为零,故有Ff与Eq和mgsinθ的合力等大反向,即:Ff=,C错误,A、D正确,静摩擦力不可用Ff=μFN求解,故B错误.
答案:AD
7.如图8所示,在水平力F作用下,A、B保持静止.若A与B的接触面是水平的,且F≠0.则关于B的受力个数可能为( )
A.3个 B.4个
C.5个 D.6个
解析:对于B物体,一定受到的力有重力、斜面支持力、A的压力和A对B的摩擦力,若以整体为研究对象,当F较大或较小时,斜面对B有摩擦力,当F大小适当时,斜面对B的摩擦力为零,故B可能受4个力,也可能受5个力.
答案:BC
6.如图7所示,重量为G的物体A在大小为F的水平向左的恒力作用下静止在倾角为α的固定光滑斜面上.下列关于物体对斜面压力FN大小的表达式,正确的是 ( )
A.FN=
B.FN=Gcosα
C.FN=Gsinα+Fcosα
D.FN=
解析:分析物体A的受力如图所示,由平衡条件可得,F与G的合力FN与FN′等大反向,故有:FN=FN′====Fsinα+Gcosα,A、D正确,B、C错误.
答案:AD
5.如图6所示,一木板B放在粗糙的水平地面上,木块A放在B的上面,A的右端通过轻质水平弹簧与竖直墙壁连接.现用水平力F向左拉B,使B以速度v向左匀速运动,这时弹簧对木块A的拉力大小为FT.则下列说法正确的是 ( )
A.A和B之间滑动摩擦力的大小等于F
B.木板B受到地面滑动摩擦力的大小等于F-FT
C.若木板以2v的速度运动,木块A受到的摩擦力大小为2FT
D.若作用在木板B上的水平力为2F,则地面受到的滑动摩擦力的大小仍等于F-FT
解析:木块A静止,木板B以速度v向左匀速运动,都属于平衡状态,弹簧对木块A的拉力大小为FT,所以B对A的滑动摩擦力大小也为FT,选项A错误;隔离木板B,水平方向三力平衡,可判断木板B受到地面滑动摩擦力的大小等于F-FT,选项B正确;若木板以2v的速度运动,地面和木块A受到的滑动摩擦力都不变,选项C错误、D正确.
答案:BD
4.如图4所示,斜面体M的底面粗糙,斜面光滑,放在粗糙水平面上.弹簧的一端固定在墙面上,另一端与放在斜面上的物块m相连,弹簧的轴线与斜面平行.若物块在斜面上做简谐运动,斜面体保持静止,则地面对斜面体的摩擦力Ff与时间t的关系图象是图5中的 ( )
图5
解析:由于斜面光滑,尽管物块在斜面上做简谐运动,但由于物块对斜面的摩擦力为零,对斜面的正压力始终等于重力沿垂直斜面方向的分力,因此地面对斜面体的摩擦力始终是一个恒力,C正确.
答案:C
3.(2010·合肥模拟)如图3所示,斜面固定在水平地面上,先让物体A沿斜面下滑,恰能匀速.后给A一个沿斜面向下的力F,让其加速下滑.设前后两次A与斜面间的摩擦力分别为Ff1、Ff2,地面对斜面的支持力分别为FN1、FN2,则 ( )
A.Ff1=Ff2,FN1=FN2 B.Ff1=Ff2,FN1>FN2
C.Ff1<Ff2,FN1<FN2 D.Ff1>Ff2,FN1>FN2
解析:对物体进行受力分析,可知物体受重力、支持力和摩擦力.再给一个沿斜面的力后,垂直斜面方向力不变,沿斜面方向向下的力增大.滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力有关,而与物体的运动状态和接触面积无关,所以A正确.
答案:A
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