解析:
两种情况下,物体相对于传送带均向右匀速运动,物体均受到传送带施给的向左的滑动摩擦力,大小均为Ff=μFN=μmg,根据二力平衡的条件可知,F1=F2=Ff=μmg.
答案:
A
二、多项选择题
6.在下列各种现象中,静摩擦力起作用的是( )
A.纱线织成布,把布缝成衣服
B.物块在水平传送带上随传送带一起做匀速运动
C.皮带运输机将物块运往高处
D.握在手中的瓶子不会滑落
解析:
纱线织成布,把布缝成衣服,靠的是纱线之间静摩擦力的作用,A项正确;物块在水平传送带上随传送带一起做匀速运动,可由假设法判断知物块在水平方向不受摩擦力的作用,B项错误;皮带运输机将物块运往高处也是静摩擦力作用的结果,摩擦力的方向与物块运动的方向相同,C项正确;握在手中的瓶子不会滑落,是靠手与瓶子之间静摩擦力的作用,当握力增大时,摩擦力不变,D项正确.
答案:
ACD
7.如图甲所示,通过压力传感器拉动静止在水平桌面上的木块A,拉力F随时间t变化的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.物体A所受的滑动摩擦力等于F1
B.物体A所受的滑动摩擦力等于F2
C.物体A所受的最大静摩擦力等于F2
D.t1时刻物体A开始运动
解析:
当物体拉力不变时,物体开始滑动,根据拉力与滑动摩擦力平衡知,滑动摩擦力的大小为F2,选项A错误,选项B正确;当物体刚开始运动时,拉力大小为F1,最大静摩擦力为F1,选项C错误;在t1时刻,拉力不变,等于滑动摩擦力,t1时刻物体A开始运动,选项D正确.
答案:
BD
8.如图是某小组同学为研究滑动摩擦因数所设计的实验装置.其中A为一质量为m′的长直木板,B为木板上放置的质量为m的木块,Q为木块右端连接的一弹簧测力计.实验时用力将A从B的下方抽出,通过Q的读数即可测出动摩擦因数.若实验条件较为理想,则( )
A.只有将木板A匀速抽出才能从Q上读取稳定读数
B.将木板A加速、减速或匀速抽出均能从Q上读取稳定读数
C.通过该方法可测得A与B之间的动摩擦因数
D.通过该方法可测得A与地面之间的动摩擦因数
解析:
用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时,在水平方向上B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡,根据滑动摩擦力公式Ff=μFN可知,滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,与B的速度无关,无论木板A是匀速直线运动还是变速直线运动,都不会改变木块受到的摩擦力的大小,最终木块总是静止的,均能从Q上读取稳定读数,故选项A错误,选项B正确;当B达到稳定状态时处于静止状态,弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力Ff大小相等,B对木块A的压力大小等于B的重力mg,由Ff=μFN得,μ=
,由从Q上读取F,则可求得μ,故选项C正确,选项D错误.
答案:
BC
三、非选择题
9.某同学利用弹簧测力计测定木块A与木板B间的动摩擦因数μ,具体操作如下:
(1)如图甲、乙是两种实验设计方案,请完成横线上的空白部分.
方案一:
如图甲所示,木板B静止在水平桌面上,用手通过弹簧测力计向右拉木块A,使木块A向右匀速运动,读出此时弹簧测力计的读数F,再用弹簧测力计测出木块A的重力G,由平衡条件可知,滑动摩擦力Ff=________,A、B间的正压力FN=________,所以动摩擦因数μ=________.
方案二:
如图乙所示,将弹簧测力计C的吊环套在直立固定在桌边的铁钉D上,挂钩端与木块A相连,用力F拉拉放在桌面上的木板B,使其缓慢向右运动.
A相对地面静止时,A受的滑动摩擦力等于弹簧的拉力(A在B上相对B向左滑动).读出此时C的读数F,即为A所受的滑动摩擦力f.用C测出A的重力G,则A、B间的动摩擦因数μ=________.
(2)从实际操作考虑,你认为上述哪种方案更可行?
(3)若只给你一把直尺、一根橡皮筋和一些轻绳,你能否测定木块A与木板B间的动摩擦因数μ?
解析:
(1)方案一中,A匀速向右滑动时,由二力平衡知Ff=F,A对B的正压力FN=G,则μ=
;同理,方案二中μ=
.
(2)在方案一中,弹簧测力计对木块A的拉力只有在木块匀速前进时才等于滑动摩擦力的大小,但这种操作方式很难保证木块A匀速前进;而在第二种方案中,不论木板B如何运动,木块A总是处于平衡状态,弹簧测力计的示数等于木块A所受滑动摩擦力的大小,故第二种方案更切实可行.
(3)可以.实验方法及步骤如下:
①将橡皮筋的两端拴上两条轻绳,并用直尺测出橡皮筋的原长l0;
②橡皮筋一端的轻绳连接木块A,另一端的轻绳竖直悬挂起来,如图所示,测出此时橡皮筋的长度l1;
③将橡皮筋的一端固定于竖直墙上,将木块A放在木板B上,如图所示,用水平力使木板B在木块A下滑动,测出此时橡皮筋的长度l2;
④根据二力平衡原理得k(l1-l0)=mg,k(l2-l0)=μmg,由此可得μ=
.
答案:
(1)F G
(2)(3)见解析
10.如图所示,一个m=2kg的物体放在μ=0.2的粗糙水平面上,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0=0.1kg的小桶相连.已知m受到的最大静摩擦力Fmax=4.5N,滑轮上的摩擦不计,g取10N/kg,求在以下情况中,m受到的摩擦力的大小.
(1)只挂m0,处于静止状态时;
(2)只挂m0,但在m上再放一个m′=3kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33kg的沙子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5kg的沙子时.
解析:
(1)因为m0g=1N(2)在m上再放一个m′=3kg的物体,m仍静止,故受静摩擦力F2=F1=m0g=1N.
(3)因为(m0+m1)g=4.3N(4)因为(m0+m2)g=6N>Fmax,故物体m运动,受到滑动摩擦力作用,由公式知F4=μFN=μmg=4N.
答案:
(1)1N
(2)1N (3)4.3N (4)4N
11.质量为3.0kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0N时,木箱静止;当拉力F2=10.3N时,木箱做匀速运动,求:
(1)木箱与地面间的动摩擦因数;
(2)木箱在8.0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;
(3)木箱在12.0N的水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小.
解析:
(1)当拉力F2=10.3N时,木箱匀速运动,木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力Ff2,根据二力平衡条件有Ff2=F2=10.3N.
木箱放在水平地面上,则木箱对地面压力大小等于木箱重力,即FN=mg.
根据滑动摩擦力公式F=μFN,则木箱与地面之间的动摩擦因数为μ=
=
=0.35.
(2)当拉力F1=8.0N时,木箱静止,木箱在水平方向所受到的静摩擦力Ff1与F1是一对平衡力,则有
Ff1=F1=8.0N.
(3)当拉力F3=12.0N时,木箱将在地面上滑动,此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力.则可知,Ff3=Ff2=10.3N.
答案:
(1)0.35
(2)8.0N (3)10.3N
12.如下图所示,传送带上的物体随水平传送带一起以速度v1向右运动,当遇到与传送带垂直的光滑挡板AB后,工人便将物体用平行于挡板的水平力F匀速拖下传送带,其速度大小为v2.试分析:
(1)物体未到达挡板时的受力情况.
(2)到达挡板后,未加拉力F时物体的受力情况.
(3)物体受到拉力F时的受力情况,画出物体在水平方向受力的示意图.
解析:
(1)物体随传送带一起匀速运动时,水平方向不受摩擦力作用,受力分析如图
(1)所示.
(2)物体遇到挡板后便停止运动,但物体相对于传送带仍在运动,运动的方向与传送带运动的方向相反,如图
(2)所示,因此物体受到传送带施加的滑动摩擦力作用.因物体对地处于静止状态,在水平方向还必须受到一个与向右的摩擦力f1方向相反的力,这个力就是挡板对物体的水平弹力FN2,水平向左,大小等于f1=μFN1=μmg.
(3)当物体受到拉力F时沿着挡板由A向B运动,此时物体相对于传送带既向左运动又垂直于传送带运动,运动方向如右图中①、②两个方向所示.因此物体相对于传送带的速度如右图中③所指的方向,所受滑动摩擦力大小为f2=μmg,方向与③所指方向相反.
答案:
见解析