第5講摩擦力滑動(dòng)摩擦力的分析與計(jì)算1.小明將一輛后輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)小汽車,按圖示方法置于兩個(gè)平板小車上,三者置于水平實(shí)驗(yàn)桌上.當(dāng)小明用遙控器啟動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng)后,他看到兩個(gè)平板小車也開始運(yùn)動(dòng),下列標(biāo)出的平板小車運(yùn)動(dòng)方向正確的是(C)ABCD[解析]用遙控器啟動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng),后輪是主動(dòng)輪,將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),所以左側(cè)平板小車對(duì)后輪的摩擦力向右,后輪對(duì)左側(cè)平板小車的摩擦力向左,因此左側(cè)平板小車向左運(yùn)動(dòng);前輪是從動(dòng)輪,所以右側(cè)平板小車對(duì)前輪的摩擦力向左,前輪對(duì)右側(cè)平板小車的摩擦力向右,因此右側(cè)平板小車向右運(yùn)動(dòng),C正確,A、B、D錯(cuò)誤.2.如圖所示,在桌面上放置一張紙和一瓶礦泉水,礦泉水瓶靜止在紙面上,如果突然迅速向右拉動(dòng)紙的一邊,將紙片拉出,而礦泉水瓶相對(duì)桌面的位置幾乎沒變.下列說法正確的是(B)A.紙片對(duì)礦泉水瓶摩擦力的方向向左B.礦泉水瓶相對(duì)紙片向左運(yùn)動(dòng)C.拉動(dòng)紙片越快,礦泉水瓶受到的摩擦力越大D.拉動(dòng)紙片越快,礦泉水瓶受到的摩擦力越小[解析]紙片相對(duì)礦泉水瓶向右運(yùn)動(dòng),故礦泉水瓶相對(duì)紙片向左運(yùn)動(dòng),則紙片對(duì)礦泉水瓶的摩擦力方向向右,A錯(cuò)誤,B正確;將紙片拉出過程中,紙片與礦泉水瓶間的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式Ff=μFN,可知滑動(dòng)摩擦力的大小只與動(dòng)摩擦因數(shù)、正壓力有關(guān),與紙片運(yùn)動(dòng)的快慢無關(guān),故C、D錯(cuò)誤.3.如圖所示,質(zhì)量為m的物體放在水平放置的鋼板C上,與鋼板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.由于受到相對(duì)于地面靜止的光滑導(dǎo)槽A、B的控制,物體只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng).現(xiàn)使鋼板以速度v1向右勻速運(yùn)動(dòng),同時(shí)用力F拉動(dòng)物體(方向沿導(dǎo)槽方向)使物體以速度v2沿導(dǎo)槽勻速運(yùn)動(dòng),則拉力F的大小為(D)A.mgB.μmgC.μmgvD.μmgv[解析]物體相對(duì)鋼板具有向左的速度分量v1和側(cè)向的速度分量v2,故相對(duì)鋼板的合速度v的方向如圖所示,滑動(dòng)摩擦力的方向與v的方向相反,根據(jù)平衡條件可得F=Ffcosθ=μmgv2v12+靜摩擦力的分析與計(jì)算4.如圖所示為一同學(xué)從t=0時(shí)刻起逐漸增加水平推力推動(dòng)箱子過程中三個(gè)時(shí)刻(t1、t2、t3)的漫畫圖.假設(shè)t1時(shí)刻同學(xué)對(duì)箱子的推力為5N,t2時(shí)刻推力為10N,t3時(shí)刻推力為15N.下列說法正確的是(C)A.箱子對(duì)地面的壓力就是箱子的重力B.t1時(shí)刻,箱子所受地面的摩擦力大于5NC.t2時(shí)刻,箱子所受合外力與t1時(shí)刻相同D.箱子與地面的滑動(dòng)摩擦力一定為15N[解析]重力和壓力是兩種不同性質(zhì)的力,只能說箱子對(duì)地面的壓力大小等于箱子的重力,A錯(cuò)誤;t1時(shí)刻,箱子沒動(dòng),水平方向由二力平衡可知,箱子所受地面的靜摩擦力等于5N,B錯(cuò)誤;t2時(shí)刻和t1時(shí)刻箱子都處于平衡狀態(tài),所受的合力均為零,C正確;t3時(shí)刻推力為15N,此時(shí)箱子動(dòng)了,但不能確定箱子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故不能確定與地面的滑動(dòng)摩擦力是否等于15N,D錯(cuò)誤.5.如圖甲是某同學(xué)寫字時(shí)的握筆姿勢(shì),如圖乙是他在握筆時(shí)把拇指和食指松開時(shí)的狀態(tài),筆尖仍然斜向下且筆保持靜止?fàn)顟B(tài).關(guān)于兩幅圖中筆的受力,下列說法正確的是(C)A.圖甲中筆可能不受摩擦力B.圖乙中筆可能不受摩擦力C.圖甲和圖乙中手對(duì)筆的作用力方向都為豎直向上D.圖甲中手的握力越大,筆所受的摩擦力越大[解析]對(duì)圖甲中的筆受力分析,受到手指的壓力、重力、摩擦力,假設(shè)沒有受到摩擦力,筆就會(huì)順著手指滑下來,故A錯(cuò)誤;對(duì)圖乙中的筆受力分析,受到重力、支持力和摩擦力,假設(shè)沒有受到摩擦力,筆就會(huì)順著手指滑下來,故B錯(cuò)誤;因?yàn)閳D甲和圖乙中的筆都是靜止?fàn)顟B(tài),所以手對(duì)筆的作用力應(yīng)與重力大小相等,方向相反,故C正確;圖甲中的筆受到的是靜摩擦力,大小與手的握力無關(guān),故D錯(cuò)誤.6.如圖所示,水平桌面上平放有一堆卡片,每一張卡片的質(zhì)量均為m.用手指以豎直向下的力壓第1張卡片,并以一定速度向右移動(dòng)手指,確保第1張卡片與第2張卡片之間有相對(duì)滑動(dòng).設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,手指與第1張卡片之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,卡片與卡片之間、卡片與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ2,且有μ1>μ2,則下列說法正確的是 (B)A.任意兩張卡片之間均可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)B.上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左C.第1張卡片受到手指的摩擦力向左D.最下面那張卡片受到水平桌面的摩擦力向右[解析]對(duì)第2張卡片分析,它對(duì)第3張卡片的壓力大小等于上面兩張卡片的重力及手指的壓力大小之和,最大靜摩擦力Ffm=μ2(2mg+F),而其受到第1張卡片的滑動(dòng)摩擦力為Ff=μ2(mg+F)<Ffm,則第2張卡片與第3張卡片之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),同理,第3張到第54張卡片也不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),故A錯(cuò)誤;根據(jù)題意,因上一張卡片相對(duì)下一張卡片要向右滑動(dòng)或有向右滑動(dòng)的趨勢(shì),故上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左,B正確;第1張卡片相對(duì)于手指的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向與手指的運(yùn)動(dòng)方向相反,則其受到手指的靜摩擦力與手指的運(yùn)動(dòng)方向相同,即受到手指的摩擦力向右,C錯(cuò)誤;對(duì)53張卡片(除第1張卡片外)研究,其處于靜止?fàn)顟B(tài),水平方向受到第1張卡片的滑動(dòng)摩擦力,方向與手指的運(yùn)動(dòng)方向相同,則根據(jù)平衡條件可知,第54張卡片受到桌面的摩擦力方向與手指的運(yùn)動(dòng)方向相反,即水平向左,D錯(cuò)誤.摩擦力的突變問題7.如圖所示,完全相同的A、B兩物體放在水平面上,且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.2,每個(gè)物體重G=10N,設(shè)物體A、B與水平面間的最大靜摩擦力均為Fmax=2.5N,若對(duì)A施加一個(gè)向右的由零均勻增大到6N的水平推力F,則A所受的摩擦力FfA隨水平推力F變化的圖像正確的是(C)[解析]①當(dāng)水平推力F小于A與水平面間的最大靜摩擦力2.5N時(shí),A受到水平面的靜摩擦力作用,隨水平推力的增大而增大,且與水平推力等值;②當(dāng)水平推力2.5N<F≤5N時(shí),A、B兩物體仍靜止,此過程中A受到的摩擦力為最大靜摩擦力2.5N不變;③當(dāng)水平推力F>5N時(shí),A、B兩物體相對(duì)水平面滑動(dòng),A物體受滑動(dòng)摩擦力,大小為μG=2N.素養(yǎng)提升滑動(dòng)摩擦角問題8.如圖所示,物體A以某一速度沿斜劈B勻速下滑,運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)物體A施加向右的水平推力作用,若斜劈B一直處于靜止?fàn)顟B(tài),在施加推力后的一小段時(shí)間內(nèi)物體A一直沿斜面向下運(yùn)動(dòng),則下列說法正確的是 (C)A.物體A所受的合力不變B.斜劈B對(duì)物體A的作用力沿斜面向上C.地面對(duì)斜劈B的支持力大于A、B的總重力D.地面對(duì)斜劈B的摩擦力水平向左[解析]物體A勻速下滑時(shí),物體A所受的合力為零,根據(jù)平衡條件得mAgsinθ=Ff=μmAgcosθ,解得μ=tanθ,對(duì)物體A施加向右的水平推力,對(duì)物體A,在垂直于斜面方向上有F'N=mAgcosθ+Fsinθ,在沿斜面方向上有Fcosθ+F'f-mAgsinθ=Fcosθ+Fsin2θcosθ=Fcosθ≠0,則