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文檔簡介
知識(shí)點(diǎn)7:摩擦力考點(diǎn)一:物體的受力分析【知識(shí)思維方法技巧】(1)受力分析的一般步驟(2)受力分析的三個(gè)技巧①對(duì)物體受力分析時(shí),只分析物體受到的力,不考慮物體施加的力,受力物體與周圍物體的每個(gè)接觸處最多有兩個(gè)接觸力——彈力、摩擦力。②除了根據(jù)力的性質(zhì)和特點(diǎn)進(jìn)行判斷,假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力有無及方向的常用方法.③善于轉(zhuǎn)換研究對(duì)象,尤其是彈力、摩擦力的方向不易判定的情形,可以分析與其接觸物體的受力,再應(yīng)用牛頓第三定律判定.(3)受力分析常用的三個(gè)方法①假設(shè)法:利用假設(shè)法判斷的思維程序如下:②狀態(tài)法:先判明物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),是平衡狀態(tài)還是非平衡狀態(tài),是平衡狀態(tài)的利用共點(diǎn)力平衡條件即合外力為零處理,是非平衡狀態(tài)的,要先確定加速度的方向,再利用牛頓第二定律(F=ma)確定合力,然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向.③牛頓第三定律法:先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向.題型一:接觸式連接體模型的受力分析【典例1基礎(chǔ)題】如圖所示,甲、乙兩物體疊放在水平面上,用水平向右的拉力F拉乙,甲、乙保持靜止?fàn)顟B(tài),甲、乙間的接觸面水平,則乙受力的個(gè)數(shù)為()A.3個(gè)B.4個(gè)C.5個(gè)D.6個(gè)【典例1基礎(chǔ)題】【答案】C【解析】對(duì)甲受力分析可知,甲僅受到自身的重力和乙的支持力,甲、乙之間沒有摩擦力,故乙受到重力、甲對(duì)乙的壓力、地面的支持力、水平向右的拉力F和地面向左的摩擦力5個(gè)力作用,故C正確.【典例1基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】(多選)如圖所示為形狀相同的兩個(gè)劈形物體,它們之間的接觸面光滑,兩物體與水平地面的接觸面均粗糙,現(xiàn)對(duì)A施加水平向右的力F,兩物體均保持靜止,則物體B的受力個(gè)數(shù)可能是()A.2個(gè)B.3個(gè)C.4個(gè)D.5個(gè)【典例1基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】AC【解析】對(duì)A受力分析可知,當(dāng)F小于或等于A所受的最大靜摩擦力時(shí),A、B之間沒有彈力,當(dāng)F大于A所受的最大靜摩擦力時(shí),則A、B之間有彈力.當(dāng)A對(duì)B沒有彈力時(shí),B受到重力和地面的支持力2個(gè)力;當(dāng)A對(duì)B有彈力時(shí),B還受到重力、地面的支持力與摩擦力,共4個(gè)力,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤.題型二:輕繩連接體模型的受力分析【典例2基礎(chǔ)題】(多選)如圖,在斜面上木塊A與B的接觸面是水平的,繩子呈水平狀態(tài),兩木塊均保持靜止.則木塊A和木塊B受力個(gè)數(shù)可能為()A.2個(gè)和4個(gè)B.3個(gè)和4個(gè)C.4個(gè)和4個(gè)D.4個(gè)和5個(gè)【典例2基礎(chǔ)題】【答案】ACD【解析】B至少受到重力、A對(duì)B的壓力、斜面的支持力三個(gè)力,A對(duì)B可能有摩擦力,可能無摩擦力,斜面對(duì)物體B可能有靜摩擦力,也有可能沒有靜摩擦力,B靜止,則這兩個(gè)摩擦力至少有一個(gè),因此B受到4個(gè)力或5個(gè)力;而A除受到支持力與重力外,還可能受到拉力及B對(duì)A的摩擦力,因此A可能受到2個(gè)力或4個(gè)力.當(dāng)B對(duì)A沒有摩擦力時(shí),A、B受力個(gè)數(shù)分別為2個(gè)和4個(gè);當(dāng)B對(duì)A有摩擦力時(shí),斜面對(duì)物體B可能有靜摩擦力,也可能沒有靜摩擦力,A、B受力個(gè)數(shù)可能為4個(gè)和4個(gè)或4個(gè)和5個(gè).故選A、C、D.【典例2基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】(多選)將一物塊分成相等的A、B兩部分靠在一起,下端放置在地面上,上端用繩子拴在天花板上,繩子處于豎直伸直狀態(tài),整個(gè)裝置靜止,則()A.繩子上拉力可能為零B.地面受的壓力可能為零C.地面與物體間可能存在摩擦力D.A、B之間可能存在摩擦力【典例2基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】AD【解析】假設(shè)繩子上的拉力為零,則A、B受力如圖所示,整個(gè)裝置可以靜止,A、D正確.由于A無法對(duì)B提供向上的力,地面對(duì)B的支持力不能為零,根據(jù)牛頓第三定律,地面受的壓力不能為零,B錯(cuò)誤.對(duì)A、B整體分析,系統(tǒng)不受水平方向的其他力,故地面與物體間不可能有摩擦力,C錯(cuò)誤.題型三:輕彈簧連接體模型的受力分析【典例3基礎(chǔ)題】(多選)如圖所示,豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上,另一端與斜面體P連接,P的斜面與固定擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài),則斜面體P此刻所受的外力可能有()A.2個(gè)B.3個(gè)C.4個(gè)D.5個(gè)【典例3基礎(chǔ)題】【答案】AC【解析】若斜面體P受到的彈簧彈力F等于其重力mg,則MN對(duì)P沒有力的作用,如圖(a)所示,P受到2個(gè)力,A對(duì);若彈簧彈力大于P的重力,則MN對(duì)P有壓力FN,只有壓力FN,則P不能平衡,一定存在一個(gè)向右的力,只能是MN對(duì)P的摩擦力Ff,P此時(shí)受到4個(gè)力,如圖(b)所示,C對(duì).【典例3基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m=1kg的小物塊上,另一端固定在墻上.物塊在斜面上靜止時(shí),彈簧與豎直方向的夾角為37°,已知斜面傾角θ=37°,斜面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,斜面固定不動(dòng).設(shè)物塊與斜面間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,下列說法正確的是()A.小物塊可能只受三個(gè)力B.彈簧彈力大小一定等于4NC.彈簧彈力大小可能等于5ND.斜面對(duì)物塊的支持力不可能為零【典例3基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】CD【解析】根據(jù)題意可知μmgcos37°=4N,mgsin37°=6N,故μmgcos37°<mgsin37°,若不受彈簧的壓力,則物塊不可能靜止,故物塊一定受彈簧的壓力,還受重力、斜面的支持力和靜摩擦力,故小物塊受四個(gè)力的作用而平衡,A錯(cuò)誤;若要物塊靜止,μ(mgcos37°+FN)≥6N,得FN≥4N,B錯(cuò)誤,C正確;由于物塊受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力,不可能為零,所以斜面對(duì)物塊的支持力不可能為零,D正確.考點(diǎn)二:滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算【知識(shí)思維方法技巧】滑動(dòng)摩擦力計(jì)算的方法:(1)公式法:若μ已知,則F=μFN,F(xiàn)N是兩物體間的正壓力,其大小不一定等于重力。注意:滑動(dòng)摩擦力的大小與物體運(yùn)動(dòng)速度和接觸面的大小均無關(guān)。(2)若μ未知,通過平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律或動(dòng)能定理求解。注意:計(jì)算摩擦力時(shí),首先要判斷是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。題型一::單個(gè)物體運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算【典例1基礎(chǔ)題】(多選)自動(dòng)卸貨車始終靜止在水平地面上.車廂在液壓機(jī)的作用下改變與水平面間的傾角,用以卸下車廂中的貨物.當(dāng)傾角增大到θ時(shí),質(zhì)量為M的木箱A與裝在箱內(nèi)的質(zhì)量為m的物體B一起以共同的速度v沿車廂底勻速滑下,則下列說法正確的是()A.A受到的靜摩擦力方向沿斜面向上B.A受到的摩擦力為Mgsinθ,方向沿底面上C.A受到車廂底面的滑動(dòng)摩擦力大小為MgsinθD.A與車廂底面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ【典例1基礎(chǔ)題】【答案】BD【解析】A受到車廂底面的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,受到B的摩擦力是靜摩擦力,方向沿斜面向下,故A錯(cuò)誤;對(duì)A受力分析,受重力、支持力、車廂底面對(duì)A的摩擦力、B對(duì)A的壓力和B對(duì)A的摩擦力,根據(jù)A勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡,A受到的摩擦力大小為Mgsinθ,方向沿底面向上,故B正確;將A、B作為整體,勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡,所以A受到車廂底面的滑動(dòng)摩擦力大小為(M+m)gsinθ,故C錯(cuò)誤;對(duì)于A、B整體,根據(jù)受力平衡,有(M+m)gsinθ=μ(M+m)sinθ,所以μ=tanθ,故D正確.【典例1基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】如圖所示,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng).若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).則物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A.2-eq\r(3)B.eq\f(\r(3),6)C.eq\f(\r(3),3)D.eq\f(\r(3),2)【典例1基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】C【解析】當(dāng)F水平時(shí),根據(jù)平衡條件得F=μmg;當(dāng)保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角時(shí),由平衡條件得Fcos60°=μ(mg-Fsin60°),聯(lián)立解得,μ=eq\f(\r(3),3),故選項(xiàng)C正確.題型二:連接體模型運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算類型一:接觸式連接體運(yùn)動(dòng)模型滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算【典例2a基礎(chǔ)題】如圖所示,水平面上A、B兩物塊的接觸面水平,二者疊放在一起,在作用于B上的水平恒定拉力F的作用下沿地面向右做勻速運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻撤去力F后,二者仍不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),關(guān)于撤去F前后,下列說法正確的是()A.撤去F之前A受3個(gè)力作用B.撤去F之前B受到4個(gè)力作用C.撤去F前后,A的受力情況不變D.A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1不小于B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2【典例2a基礎(chǔ)題】【答案】D【解析】撤去F前,整體做勻速運(yùn)動(dòng),B所受的地面的滑動(dòng)摩擦力與F平衡,而A水平方向不受外力,A不受摩擦力,A受重力、B的支持力共2個(gè)力作用.B受重力、A的壓力、拉力F、地面的支持力和滑動(dòng)摩擦力,共5個(gè)力,故A、B錯(cuò)誤;撒去拉力F后,B開始做減速運(yùn)動(dòng),A相對(duì)B有向前滑動(dòng)的趨勢,所以B對(duì)A有靜摩擦力,故A受重力、B的支持力和靜摩擦力,共3個(gè)力,所以撒去F前后,A的受力情況將發(fā)生變化,故C錯(cuò)誤;撒去力F后,二者仍不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),由牛頓第二定律得:對(duì)整體有μ2(mA+mB)g=(mA+mB)a,對(duì)A有Ff=mAa≤μ1mAg可得μ1≥μ2,即A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1不小于B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2,故D正確.【典例2a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】如圖所示,完全相同的三條輪胎整齊疊放在墻角,所有接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.現(xiàn)將水平向右的恒力F作用在中間輪胎上,一小段時(shí)間后三條輪胎的位置可能是()A. B.C. D.【典例2a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】A【解析】最下面輪胎與地面之間的最大靜摩擦力Ff3=3μmg,中間輪胎與最下面輪胎之間的最大靜摩擦力Ff2=2μmg,由此可發(fā)現(xiàn),最下面輪胎不可能對(duì)地發(fā)生位移,當(dāng)拉力足夠大時(shí),中間輪胎可以帶動(dòng)最上面輪胎運(yùn)動(dòng),同時(shí)與最上面輪胎發(fā)生相對(duì)位移.故選A.類型二:輕繩連接體運(yùn)動(dòng)模型滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算【典例2b基礎(chǔ)題】如圖所示,質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙的傳送帶上,物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(v1<v2),繩中的拉力分別為F1、F2,則下列說法正確的是()A.物體受到的摩擦力Ff1<Ff2B.物體所受摩擦力方向向右C.F1=F2D.傳送帶速度足夠大時(shí),物體受到的摩擦力可為0【典例2b基礎(chǔ)題】【答案】C【解析】物體的受力如圖所示,滑動(dòng)摩擦力與繩的拉力的水平分量平衡,因此方向向左,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)繩與水平方向成θ角,則Fcosθ-μFN=0,F(xiàn)N+Fsinθ-mg=0,解得F=eq\f(μmg,cosθ+μsinθ),θ不變,F(xiàn)恒定不變,選項(xiàng)C正確;滑動(dòng)摩擦力Ff=Fcosθ=eq\f(μmgcosθ,cosθ+μsinθ),也不變,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤?!镜淅?b基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】如圖所示,A、B兩木塊放在水平面上,它們之間用細(xì)線相連,兩次連接情況中細(xì)線傾斜方向不同但傾角一樣,兩木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.先后用水平力F1和F2拉著A、B一起勻速運(yùn)動(dòng),則()A.F1>F2B.F1=F2C.FT1>FT2D.FT1=FT2【典例2b基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】B【解析】取A、B為一整體,由水平方向合力為零可得,F(xiàn)1=F2=μ(mA+mB)g,A錯(cuò)誤,B正確;隔離物體A可求得:FT1cosθ=μ(mAg-FT1sinθ),F(xiàn)T2cosθ=μ(mAg+FT2sinθ),比較可得:FT1<FT2,C、D錯(cuò)誤.類型三:輕彈簧連接體運(yùn)動(dòng)模型滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算【典例2c基礎(chǔ)題】(多選)為了測定木塊和豎直墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù),某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn):用一根彈簧將木塊壓在墻上,同時(shí)在木塊下方有一個(gè)拉力F2作用,使木塊恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)(彈簧隨木塊一起向下運(yùn)動(dòng)),如圖所示。現(xiàn)分別測出了彈簧的彈力F1、拉力F2和木塊的重力G,則以下結(jié)論正確的是()A.木塊受到豎直向下的滑動(dòng)摩擦力B.木塊所受的滑動(dòng)摩擦力阻礙木塊下滑C.木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(F2,F1)D.木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(F2+G,F1)【典例2c基礎(chǔ)題】【答案】BD【解析】木塊相對(duì)于豎直墻壁下滑,受到豎直向上的滑動(dòng)摩擦力,阻礙木塊下滑,A錯(cuò)誤,B正確。分析木塊受力如圖所示。由平衡條件可得:FN=F1,F(xiàn)f=G+F2,又Ff=μFN,以上三式聯(lián)立可解得:μ=eq\f(G+F2,F1),故C錯(cuò)誤,D正確??键c(diǎn)三:靜摩擦力的計(jì)算【知識(shí)思維方法技巧】靜摩擦力的計(jì)算方法:(1)靜摩擦力根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),用平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律或動(dòng)能定理求解;(2)靜摩擦力可在0~Ff靜m范圍變化,以滿足物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需求,當(dāng)超過最大靜摩擦力Ff靜m后變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力;(3)計(jì)算摩擦力時(shí),首先要判斷是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力.題型一:單個(gè)物體靜摩擦力的計(jì)算【典例1a基礎(chǔ)題】如圖,用水平力F將重力等于G的木塊壓在豎直墻面上,使木塊靜止.下列選項(xiàng)正確的是()A.由于木塊靜止,所以F=GB.若撤去F,木塊沿墻壁下滑時(shí),木塊受滑動(dòng)摩擦力大小等于GC.減小壓力F,墻和木塊間的靜摩擦力一定減小D.增大壓力F,墻和木塊間的靜摩擦力不變【典例1a基礎(chǔ)題】【答案】D【解析】對(duì)木塊受力分析,受推力F、重力G,由于木塊保持靜止,處于平衡狀態(tài),所受合力為零,故受墻壁對(duì)其垂直向外的支持力FN,還有豎直向上的靜摩擦力Ff,根據(jù)平衡條件,有F=FN,F(xiàn)f=G,即靜摩擦力與重力平衡,與推力無關(guān),重力與F也無關(guān),故A、C錯(cuò)誤,D正確;若撤去F,木塊沿墻壁下滑時(shí),木塊所受滑動(dòng)摩擦力大小等于0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.【典例1a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】科技改變生活,現(xiàn)有一款放在水平桌面上的手機(jī)支架,如圖甲,其表面采用了納米微吸材料,用手觸碰無粘感,接觸到平整光滑的硬性物體時(shí),會(huì)牢牢吸附物體。手機(jī)可以靜止吸附在該手機(jī)支架上,如圖乙所示,若手機(jī)的重力為G,支架傾角為θ,則()A.手機(jī)受到的支持力小于GcosθB.手機(jī)受到的摩擦力大于GsinθC.支架對(duì)手機(jī)的作用力方向豎直向上D.支架對(duì)手機(jī)的作用力大小為Gsinθ【典例1a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】C【解析】由題意知,手機(jī)可以靜止吸附在該手機(jī)支架上,說明支架會(huì)對(duì)手機(jī)產(chǎn)生一個(gè)吸引力。對(duì)手機(jī)受力分析,其受重力、支持力、靜摩擦力和吸引力,如圖所示。手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,根據(jù)平衡條件可知,在垂直于手機(jī)平面方向有FN=Gcosθ+F吸,F(xiàn)N大于Gcosθ,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在平行于手機(jī)平面方向,有f=Gsinθ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;手機(jī)受重力和支架對(duì)其的作用力而處于平衡狀態(tài),可知支架對(duì)手機(jī)的作用力大小等于重力,方向豎直向上,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。題型二:連接體模型靜摩擦力的計(jì)算類型一:接觸式連接體模型靜摩擦力的計(jì)算【典例2a基礎(chǔ)題】(多選)如圖所示,水平地面粗糙,A、B兩同學(xué)站在地上水平推墻。甲圖中A向前推B,B向前推墻;乙圖中A、B同時(shí)向前推墻。每人用力的大小都為F,方向水平。下列說法中正確的是()A.甲圖方式中墻受到的推力為2FB.乙圖方式中墻受到的推力為2FC.甲圖方式中兩位同學(xué)受到地面的摩擦力大小都為FD.乙圖方式中兩位同學(xué)受到地面的摩擦力大小都為F【典例2a基礎(chǔ)題】【答案】BD【解析】對(duì)于題圖乙所示的情況,墻壁在水平方向所受的人的作用力如圖(1)所示(俯視圖),此時(shí)墻壁所受到的推力為F合=2F。根據(jù)力的平衡可知A、B兩人受到的靜摩擦力大小均為f=F。對(duì)于題圖甲所示的情況,先以墻壁為研究對(duì)象,此時(shí)墻壁受到的推力只有B對(duì)它的推力F,如圖(2)所示。然后再以B為研究對(duì)象,B受到A的推力F和墻壁的反作用力F1′,由于F=F1′,所以此時(shí)B在水平方向不受摩擦力的作用,B同學(xué)在水平方向的受力情況如圖(3)所示。再以A為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第三定律可知由于A對(duì)B的作用力為F,所以B對(duì)A的反作用力F2′=F,根據(jù)力的平衡可知A所受地面的摩擦力大小為fA=F,A同學(xué)在水平方向的受力情況如圖(4)所示。綜上分析可知B、D正確,A、C錯(cuò)誤。【典例2a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】如圖所示,A、B兩個(gè)質(zhì)量分別為m和M的物塊疊放在水平地面和豎直墻壁之間,處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知A、B交界面與豎直墻壁間的夾角為θ,水平地面粗糙,其他各接觸面光滑,重力加速度為g,則水平地面對(duì)物塊B的摩擦力大小為()A.Ff=mgtanθB.Ff=eq\f(mg,tanθ)C.Ff=0D.Ff=eq\f(mg,sinθ)【典例2a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】B【解析】先隔離A受力分析,A受重力mg、B對(duì)A的支持力FN1和左側(cè)墻壁對(duì)A的支持力FN2,如圖甲所示:根據(jù)平衡條件得FN1cosθ=FN2,F(xiàn)N1sinθ=mg,聯(lián)立解得:FN2=eq\f(mg,tanθ),再對(duì)A、B整體受力分析,整體受重力、左側(cè)墻壁對(duì)整體的支持力和地面對(duì)整體的支持力及摩擦力,如圖乙所示,根據(jù)平衡條件得Ff=FN2=eq\f(mg,tanθ),故選項(xiàng)B正確。類型二:輕繩連接體模型靜摩擦力的計(jì)算【典例2b基礎(chǔ)題】(多選)如圖所示,輕質(zhì)光滑滑輪兩側(cè)用輕繩連著兩個(gè)物體A與B,物體B放在水平地面上,A、B均靜止.已知A和B的質(zhì)量分別為mA、mB,繩與水平方向的夾角為θ(θ<90°),重力加速度為g,則()A.物體B受到的摩擦力可能為零B.物體B受到的摩擦力大小為mAgcosθC.物體B對(duì)地面的壓力可能為零D.物體B對(duì)地面的壓力大小為mBg-mAgsinθ【典例2b基礎(chǔ)題】【答案】BD【解析】輕繩拉力FT=mAg,對(duì)B,在水平方向有Ff=FTcosθ=mAgcosθ,在豎直方向地面對(duì)B的支持力FN=mBg-FTsinθ=mBg-mAgsinθ,由牛頓第三定律可知,選項(xiàng)B、D正確;當(dāng)mBg=mAgsinθ時(shí),F(xiàn)N=0,此時(shí)物體B不可能靜止,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤.【典例2b基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】(多選)如圖所示,傾角為θ的斜面體C置于水平地面上,小物塊B置于斜面上,通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與物體A相連接,連接B的一段細(xì)繩與斜面平行。已知A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài),則()A.B受到C的摩擦力一定不為零B.C受到地面的摩擦力一定為零C.B受到細(xì)繩的拉力一定等于A的重力D.將細(xì)繩剪斷,若B依然靜止在斜面上,此時(shí)地面對(duì)C的摩擦力為零【典例2b基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】CD【解析】因A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài),對(duì)A進(jìn)行受力分析可知,繩受到的拉力一定等于A的重力,即B受到細(xì)繩的拉力一定等于A的重力,選項(xiàng)C正確;設(shè)A、B、C的重力分別為GA、GB、GC,對(duì)B進(jìn)行受力分析可知,當(dāng)GA=GBsinθ時(shí),B相對(duì)于C沒有運(yùn)動(dòng)趨勢,B、C之間不存在摩擦力作用,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;以B、C整體為研究對(duì)象,其受力分析如圖所示,由共點(diǎn)力平衡條件可知,地面對(duì)C的摩擦力f=Fcosθ=GAcosθ,方向水平向左,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;剪斷細(xì)繩,若B依然靜止在斜面上,則以B、C整體為研究對(duì)象可得此時(shí)地面對(duì)C的摩擦力為零,選項(xiàng)D正確。類型三:輕彈簧連接體模型靜摩擦力的計(jì)算【典例2c基礎(chǔ)題】如圖所示,在粗糙水平面上放置A、B、C三個(gè)物塊,物塊之間由兩根完全相同的輕彈簧相連接,兩彈簧的伸長量相同,且它們之間的夾角∠ABC=120°,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知A物塊所受的摩擦力大小為Ff,則B物塊所受的摩擦力大小為()A.eq\f(\r(3),2)FfB.FfC.eq\r(3)FfD.2Ff【典例2c基礎(chǔ)題】【答案】B【解析】物塊A水平方向上受彈簧的拉力FT和水平面的靜摩擦力Ff作用,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知:FT=Ff,由于兩根彈簧相同,且伸長量相同,因此,兩彈簧上的彈力大小相等,物塊B水平方向受兩彈簧的拉力和水平面的靜摩擦力Ff′作用,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知:Ff′=2FTcos60°=Ff,故選項(xiàng)B正確?!镜淅?c基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】如圖所示,質(zhì)量均為m的a、b兩物體,放在兩固定的水平擋板之間,物體間用一豎直放置的輕彈簧連接,在b物體上施加水平拉力F后,兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài),已知重力加速度為g,下列說法正確的是()A.a(chǎn)物體對(duì)水平擋板的壓力大小可能為2mgB.a(chǎn)物體所受摩擦力的大小為FC.b物體所受摩擦力的大小為FD.彈簧對(duì)b物體的彈力大小可能為mg【典例2c基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】C【解析】在b物體上施加水平拉力F后,兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài),則b物體受到接觸面的靜摩擦力,大小為Ff=F,因此b物體與上面水平擋板之間一定存在彈力,則彈簧的彈力大于b物體的重力,故a物體對(duì)水平面的壓力大于2mg,A、D錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件可知,a物體沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢,故不受摩擦力,B錯(cuò)誤??键c(diǎn)四:動(dòng)態(tài)平衡彈力及摩擦力變化的分析【知識(shí)思維方法技巧】解決動(dòng)態(tài)平衡問題的一般思路為“化動(dòng)為靜,靜中求動(dòng)”。其分析過程與處理方法如下:注意:如果物體受到三個(gè)力的作用,其中一個(gè)力是恒力,另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化,但兩力的夾角不變,則可以使用動(dòng)態(tài)圓圖解法。題型一:單個(gè)物體動(dòng)態(tài)平衡彈力摩擦力變化的分析【典例1基礎(chǔ)題】如圖,手握一個(gè)水瓶,處于傾斜靜止?fàn)顟B(tài),以下說法正確的是()A.松手時(shí)瓶容易滑下,是因?yàn)槭趾推恐g動(dòng)摩擦因數(shù)變小B.增大手的握力,瓶更難下滑,是因?yàn)槠渴艿哪Σ亮υ龃驝.保持瓶靜止時(shí)的傾斜程度不變,增大握力,手對(duì)瓶的摩擦力不變D.手握瓶豎直靜止時(shí)與傾斜靜止時(shí),瓶受到的摩擦力大小相等【典例1基礎(chǔ)題】【答案】C【解析】松手時(shí)瓶容易滑下,是因?yàn)槭趾推恐g的最大靜摩擦力減小,接觸面的粗糙程度沒有變化,動(dòng)摩擦因數(shù)不變化,A錯(cuò)誤;傾斜靜止時(shí),增大手的握力,只要瓶子不下滑,必有Ff=mgcosθ,當(dāng)增大手的握力時(shí)只是增大了最大靜摩擦力,靜摩擦力并沒有變化,B錯(cuò)誤,C正確;手握瓶豎直靜止時(shí),F(xiàn)f′=mg,傾斜靜止時(shí)Ff=mgcosθ,二者大小不相等,D錯(cuò)誤.【典例1基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】如圖所示,與水平方向成θ角的推力F作用在物塊上,隨著θ逐漸減小直到水平的過程中,物塊始終沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)于物塊受到的外力,下列判斷正確的是()A.推力F先增大后減小B.推力F一直減小C.物塊受到的摩擦力先減小后增大D.物塊受到的摩擦力一直不變【典例1基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】B【解析】對(duì)物塊受力分析,建立如圖所示的坐標(biāo)系。由平衡條件得,F(xiàn)cosθ-Ff=0,F(xiàn)N-(mg+Fsinθ)=0,又Ff=μFN,聯(lián)立可得F=eq\f(μmg,cosθ-μsinθ),可見,當(dāng)θ減小時(shí),F(xiàn)一直減??;由摩擦力Ff=μFN=μ(mg+Fsinθ)可知,當(dāng)θ、F減小時(shí),F(xiàn)f一直減小。綜上分析可知,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。題型二:連接體動(dòng)態(tài)平衡模型彈力摩擦力變化的分析類型一:接觸式連接體動(dòng)態(tài)平衡模型彈力摩擦力變化的分析【典例2a基礎(chǔ)題】如圖所示,質(zhì)量為M的斜面體靜置在水平地面上,斜面體上有一質(zhì)量為m的小物塊,水平力F作用在小物塊上時(shí),兩者均保持靜止,斜面受到水平地面的靜摩擦力為Ff1,小物塊受到斜面的靜摩擦力為Ff2.現(xiàn)使F逐漸增大,兩者仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則()A.Ff1、Ff2都增大B.Ff1、Ff2都不一定增大C.Ff1不一定增大,F(xiàn)f2一定增大D.Ff1一定增大,F(xiàn)f2不一定增大【典例2a基礎(chǔ)題】【答案】D【解析】以m、M整體為研究對(duì)象,系統(tǒng)靜止,則Ff1=F,F(xiàn)增大,則Ff1增大;以物塊m為研究對(duì)象,受到重力mg、支持力FN、推力F,剛開始可能有靜摩擦力;①當(dāng)mgsinθ>Fcosθ時(shí),F(xiàn)f2沿斜面向上,F(xiàn)增大時(shí),F(xiàn)f2先變小后增大;②當(dāng)mgsinθ=Fcosθ時(shí),F(xiàn)增大,F(xiàn)f2變大;③當(dāng)mgsinθ<Fcosθ時(shí),F(xiàn)f2沿斜面向下,F(xiàn)增大,F(xiàn)f2變大,故D正確.【典例2a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】(多選)物體b在水平推力F作用下,將物體a擠壓在豎直墻壁上,如圖所示,a、b處于靜止?fàn)顟B(tài),關(guān)于a、b兩物體的受力分析,下列說法正確的是()A.a(chǎn)受到兩個(gè)摩擦力的作用B.a(chǎn)共受到四個(gè)力的作用C.b共受到三個(gè)力的作用D.a(chǎn)受到墻壁摩擦力的大小不隨F的增大而增大【典例2a基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】【答案】AD【解析】b共受到四個(gè)力的作用:重力、F、a對(duì)b向右的彈力和向上的靜摩擦力,故C錯(cuò)誤.a(chǎn)受到五個(gè)力:重力、墻對(duì)a向右的彈力和向上的靜摩擦力,b對(duì)a向左的壓力和向下的靜摩擦力.故A正確,B錯(cuò)誤.墻壁對(duì)a的摩擦力大小等于a和b的總重力之和,不隨F的增大而增大,故D正確.類型二:輕繩連接體動(dòng)態(tài)平衡模型彈力摩擦力變化的分析【典例2b基礎(chǔ)題】(多選)如圖一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO′懸掛于O點(diǎn);另一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則()A.繩OO′的張力也在一定范圍內(nèi)變化B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化【典例2b基礎(chǔ)題】【答案】BD【解析】由于物體a、b均保持靜止,各繩角度保持不變,對(duì)a受力分析得,繩的拉力T=mag,所以物體a受到繩的拉力保持不變。由滑輪性質(zhì),滑輪兩側(cè)繩的拉力相等,所以b受到繩的拉力大小、方向均保持不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a、b受到繩的拉力大小、方向均不變,所以O(shè)O′的張力不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)b進(jìn)行受力分析,如圖所示。由平衡條件得Tcosβ+f=Fcosα,F(xiàn)sinα+FN+Tsinβ=mbg。其中T和mbg始終不變,當(dāng)F大小在一定范圍內(nèi)變化時(shí),支持力FN在一定范圍內(nèi)變化,選項(xiàng)B正確;摩擦力也在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化,選項(xiàng)D正確?!镜淅?b基礎(chǔ)題對(duì)應(yīng)練習(xí)】(多選)一鐵
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