2025教科版高中物理必修第一册
3 摩擦力
基础过关练
题组一 摩擦力的基本概念及产生条件
1.(2023辽宁沈阳翔宇中学月考)关于静摩擦力,下列说法中正确的是 ( )
A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力
B.静摩擦力总是阻碍物体的运动
C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
2.(多选题)(2023广东江门鹤山一中阶段考试)关于滑动摩擦力,下列说法中不正确的是( )
A.有滑动摩擦力作用的两物体间不一定有弹力
B.滑动摩擦力总是与物体的重力成正比
C.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
D.滑动摩擦力总是与物体的运动方向相反
3.关于弹力和摩擦力的说法,正确的是 ( )
A.摩擦力总是阻碍物体的运动
B.摩擦力随物体间正压力的增大而增大
C.当两物体间的摩擦力消失时,弹力不会存在
D.当两物体间的弹力消失时,摩擦力不会存在
题组二 摩擦力的判断
4.(2024四川仁寿一中开学考试)人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀速运动,如图所示,以下说法正确的是 ( )
A.人受到重力和支持力的作用
B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用
C.支持力的方向垂直于斜面
D.摩擦力的方向沿斜面向上
5.(多选题)(2024福建泉州六中月考)如图所示,人用手握住一个油瓶,并确保能使瓶子静止在竖直方向上,以下说法中正确的是 ( )
A.手握得越紧,油瓶受的摩擦力就会越大
B.手握得越紧,油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大
C.手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大
D.往油瓶里添油,油瓶受的摩擦力会变大
6.(多选题)(2023四川泸州泸县一中月考)如图所示,物体A、B叠放在物体C上,水平力F作用于A,使A、B、C一起匀速运动,各接触面间的摩擦力的情况是 ( )
A.A对C有向左的摩擦力
B.C对地有向左的摩擦力
C.C对B有向左的摩擦力
D.物体C受到三个摩擦力作用
7.(多选题)(2023江西吉安泰和二中期末)如图所示为表面粗糙的倾斜皮带传输装置,皮带的传动速度保持不变。物体被无初速度地放在皮带的底端A上,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置B后就不再相对皮带滑动,而是随皮带一起匀速运动,直至传送到顶端C,分析在传送过程中物体受到的摩擦力 ( )
A.在AB段受沿皮带向上的滑动摩擦力
B.在AB段受沿皮带向下的滑动摩擦力
C.在BC段不受静摩擦力
D.在BC段受沿皮带向上的静摩擦力
题组三 摩擦力的大小
8.(2024四川成都四中模拟)如图所示,在水平面上有质量为20 kg的物体,正在向右运动,运动过程中还受一水平向左、大小为10 N的外力F的作用,则物体所受的摩擦力为(已知物体与地面间的动摩擦因数为0.1,g取10 N/kg) ( )
A.10 N 向右 B.10 N 向左
C.20 N 向右 D.20 N 向左
9.(多选题)(2024北京师大附中期末)重为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用32 N的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知 ( )
A.木箱与地板间的最大静摩擦力为32 N
B.木箱所受的滑动摩擦力为32 N
C.木箱与地板间的动摩擦因数为0.32
D.如果用20 N的水平推力推静止的木箱,木箱所受的摩擦力为20 N
10.(2023四川泸州泸县五中期末)如图,铁制的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上处于静止状态。不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是 ( )
A.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
B.棋子所受到的摩擦力大小等于棋子的重力
C.棋子对棋盘的弹力是由棋盘形变引起的
D.相同质量的棋子所受的摩擦力可能不相同
11.(2023山东青岛六十七中期中)如图所示,A、B两物体的重力都等于10 N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,F1=1 N和F2=2 N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则A受到的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为 ( )
A.3 N,6 N B.1 N,2 N
C.1 N,1 N D.0 N,1 N
12.(2024四川广安友实学校期中)如图所示,一质量不计的弹簧原长为10 cm,一端固定于质量m=4.5 kg的物体上,另一端施加一水平拉力F。物体与水平面间的动摩擦因数为0.4,当弹簧拉长至14.5 cm时,物体恰好向右匀速运动。已知物块受到的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,弹簧始终在弹性限度内,g=10 m/s2。
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)若将弹簧压缩至6 cm,求物体受到的摩擦力;
(3)若将弹簧拉长至16 cm,求物体受到的摩擦力。
能力提升练
题组一 判断摩擦力的有无及方向
1.(2024江苏扬州期末)如图所示是生活中磨刀的情景。磨刀时,磨刀石始终处于静止状态,在人推动厨刀相对磨刀石向前运动的过程中( )
A.磨刀石对刀的摩擦力方向向前
B.磨刀石对刀的摩擦力为滑动摩擦力
C.刀相对磨刀石的速度越大,刀所受摩擦力越大
D.刀相对磨刀石的速度越小,刀所受摩擦力越大
2.(多选题)(2024山东青岛五十八中期中)
如图所示,水平地面上的L形木板上放着一小木块,木板与小木块间有一个处于拉伸状态的弹簧,整个装置处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.木板对小木块无摩擦力作用
B.木板对小木块的摩擦力方向向左
C.地面对木板无摩擦力作用
D.地面对木板的摩擦力方向向右
3.(2024福建南平高中期中)已知A与B所受重力分别为GA=10 N,GB=20 N,A与B间的动摩擦因数μ1=0.2,B与水平面间的动摩擦因数μ2=0.3。如图甲、乙所示,现在用大小为8 N的力F分别作用在A、B上,则各物体所受摩擦力的情况是 ( )
A.甲图中,A不受摩擦力,B受到地面水平向左的大小为8 N的摩擦力
B.甲图中,A受摩擦力为2 N,水平向右,B受地面的摩擦力为6 N,水平向左
C.乙图中,A受摩擦力为2 N,水平向左,B受地面的摩擦力为9 N,水平向左
D.乙图中,A受摩擦力为2 N,水平向左,B受地面的摩擦力为2 N,水平向右
4.(2024江苏淮安月考)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力方向向右
B.三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零
C.B受到的摩擦力沿斜面向下
D.B、C受到的摩擦力方向相反
5.(多选题)(2024四川内江威远中学月考)打印机在正常工作的情况下,进纸系统能做到每次只进一张纸。进纸系统的结构如图所示,设每张纸的质量相同,进纸时搓纸轮以竖直向下的力压在第一张白纸上,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第1张纸向右运动,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,不考虑静电的影响,下列说法正确的是 ( )
A.第1张白纸对搓纸轮的摩擦力方向向右
B.进纸过程中各白纸之间均有摩擦力作用
C.除最上面第一、二张白纸外,越向下白纸之间的摩擦力越大
D.只有μ1>μ2,打印机才可能实现自动进纸
题组二 摩擦力的分析与计算
6.(多选题)(2024四川眉山期末)如图甲所示,通过一拉力传感器(能测量力大小的装置)用力水平向右拉一水平面上质量为4.0 kg的木块,A端的拉力随时间均匀增加,0~t1时间内木块静止,木块运动后改变拉力,使木块在t2后做匀速直线运动。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化的图线,下列说法正确的是(g=10 m/s2) ( )
A.若F=4.0 N,则木块与水平面间的摩擦力为4.0 N
B.若F=7.0 N,则木块与水平面间的摩擦力为5.5 N
C.木块与水平面间的动摩擦因数为0.125
D.木块与水平面间的动摩擦因数为0.1375
7.(多选题)(2024湖南长沙雅礼中学期中)木块A、B的重力均为40 N,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了Δx=2.0 cm,弹簧的劲度系数k=400 N/m,A、B在水平地面上静止不动。现用F=10 N的水平力推木块B,如图所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则力F作用后( )
A.木块A所受静摩擦力大小为8 N
B.弹簧的压缩量变为2.5 cm
C.木块B所受静摩擦力为0
D.木块B所受静摩擦力大小为2.0 N
8.(2024江西赣州期中)某实验小组用如图甲所示的实验装置来测量铁块与木板间的动摩擦因数。将一铁块和水平木板叠放于水平桌面上,已校准的弹簧测力计一端固定,另一端通过细绳与铁块相连。
(1)实验时先测量铁块所受的重力大小G,弹簧测力计的示数如图乙所示,可读出铁块所受的重力大小G= N。
(2)通过另一根细绳拉着木板向右运动的过程中,读出弹簧测力计的示数F。拉动木板运动时 (填“需要”或“不需要”)确保木板做匀速直线运动,连接铁块与弹簧测力计的细绳 (填“需要”或“不需要”)确保水平。
(3)铁块与木板间的动摩擦因数μ= (用题中给定的物理量符号表示)。
(4)某同学在实验过程中,先将弹簧测力计竖直悬挂后调零,测完铁块所受的重力后直接按第(2)问中的步骤完成实验。考虑到弹簧本身的重力作用,竖直悬挂时的原长比水平放置时的原长长,实验测得的动摩擦因数 (填“偏大”“偏小”或“准确”)。
9.(2024河南郑州基石中学月考)如图所示,A、B两个质量均为m的物体叠放在水平面上,B的上下表面均水平,A物体与一拉力传感器相连接,连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t=0时刻起,用水平向右的外力F=kt作用在B物体上,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g。
(1)求B与地面间的最大静摩擦力大小;
(2)Δt时间后,A、B会相对滑动,求Δt和此时A、B间摩擦力的大小;
(3)请画出拉力传感器的示数随时间t变化的图像。
答案与分层梯度式解析
3 摩擦力
基础过关练
1.C 2.ABD 3.D 4.A 5.CD 6.AB
7.AD 8.D 9.AD 10.B 11.C
1.C 由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压,接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,并不一定阻碍物体的运动,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小通常随物体所受其他外力的变化而变化,D错误。
2.ABD 有滑动摩擦力作用的两物体间一定有弹力,有弹力作用的两物体间不一定有摩擦力,A错误;滑动摩擦力总是与物体之间的压力成正比,不一定与物体重力成正比,B错误;滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,C正确;滑动摩擦力总是与物体相对运动方向相反,D错误。本题选不正确项,故选A、B、D。
3.D 摩擦力可以是阻力也可以是动力,A错误;滑动摩擦力随物体间正压力的增大而增大,静摩擦力不随物体间正压力的增大而增大,B错误;当两物体间的摩擦力消失时,弹力可能存在,C错误;当两物体间的弹力消失时,一定没有摩擦力,D正确。
易混易错 理解摩擦力概念的四个误区
(1)误认为“摩擦力方向一定和物体运动方向相反”;
(2)误认为“运动的物体只能受到滑动摩擦力”;
(3)误认为“Ff=μF压中的F压大小就等于物体所受的重力”;
(4)误认为“摩擦力总是阻力”。
4.A 人匀速运动,受到重力和支持力的作用,水平方向不受摩擦力作用,选项A正确,B、D错误;支持力的方向竖直向上,与重力平衡,选项C错误。
5.CD 瓶子保持静止,受力平衡,对瓶子受力分析,竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,因而静摩擦力等于重力,手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大,但是静摩擦力不变,故A、B错误,C正确;往油瓶里添油,油瓶整体的重力变大,所以油瓶受的摩擦力会变大,故D正确。
6.AB 对A受力分析,受拉力F、重力、支持力和向右的静摩擦力f,物体匀速运动,受力平衡,故f=F,故A对C有向左的静摩擦力,故A正确;对B受力分析,由于其匀速运动,故合力为零,仅受重力和支持力,不受摩擦力,故C错误;对整体受力分析,受拉力F、重力、支持力和向右的滑动摩擦力,再对C受力分析,受重力、A对C的压力、B对C的压力、地面对C的支持力、A对C向左的静摩擦力和地面对C向右的滑动摩擦力,则C对地有向左的摩擦力,故B正确,D错误。
7.AD 从A到B,物体向上加速运动,从B到C,物体做匀速直线运动。从A到B过程,物体与皮带之间有相对滑动,且二者接触面粗糙,故物体受到沿皮带向上的滑动摩擦力。从B到C,物体做匀速直线运动,受力平衡,合力为零,物体受重力、支持力和沿皮带向上的静摩擦力。故选项A、D正确。
8.D 由于物体向右运动,因此物体所受摩擦力的方向水平向左,由滑动摩擦力公式可得f=μFN=μmg=20 N,故选D。
9.AD 根据至少要用32 N的水平推力,才能使它从原地开始运动可知,木箱与地板间的最大静摩擦力为32 N,故A正确;根据用30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动可知,木箱所受的滑动摩擦力为30 N,故B错误;由公式f=μFN可得,木箱与地板间的动摩擦因数为μ==0.3,故C错误;如果用20 N的水平推力推静止的木箱,推力小于最大静摩擦力,木箱不动,处于静止状态,则木箱所受静摩擦力大小为20 N,故D正确。
10.B 根据竖直方向上二力平衡可知f=G,即摩擦力与磁性无关,相同质量的棋子所受的摩擦力相同,A、D错误,B正确;棋子对棋盘的弹力是由棋子形变引起的,C错误。
11.C 因两个物体都处于静止状态,故所受的摩擦力均为静摩擦力;对物体A受力分析可知:fA=F1=1 N;对A、B整体由平衡条件可知:F2=F1+f地B,解得f地B=1 N,故选项C正确。
12.答案 (1)400 N/m (2)16 N,方向水平向右 (3)18 N,方向水平向左
解析 (1)当物体匀速运动时,根据胡克定律有 F1=kx1
弹簧的形变量为 x1=L1-L0=4.5 cm
由平衡条件有 FN=G=45 N
物体恰好匀速运动,则 F1=Ff=μFN=18 N
解得k=400 N/m
(2)弹簧的压缩量为x2=L0-L2=4 cm
弹簧的弹力大小为 F2=kx2=16 N
由于F2小于最大静摩擦力18 N,故物体受静摩擦力,大小为16 N,方向水平向右
(3)弹簧的形变量为x3=L3-L0=6 cm
弹簧的弹力 F3=kx3=24 N>18 N
则物体受滑动摩擦力,大小为18 N,方向水平向左。
能力提升练
1.B 2.BC 3.A 4.B 5.BD 6.AC 7.AD
1.B 刀相对磨刀石向前运动,则磨刀石对刀的摩擦力方向向后,A错误;磨刀石相对刀滑动,磨刀石对刀的摩擦力为滑动摩擦力,B正确;根据f=μFN,滑动摩擦力与正压力及动摩擦因数有关,与相对速度无关,C、D错误。
2.BC 对小木块受力分析,小木块受到重力、支持力、弹簧水平向右的弹力和木板的摩擦力,根据平衡条件知,木板对小木块的摩擦力方向向左,故A错误,B正确;对整体受力分析,在竖直方向上受到的重力和地面的支持力平衡,若地面对木板有摩擦力,则整体合力不为零,整个装置不可能处于静止状态,故地面对木板无摩擦力作用,C正确,D错误。
3.A 题图甲中,B与地面间的最大静摩擦力fBmax=μ2(GA+GB)=9 N,由于拉力F=8 N<9 N,所以A、B静止不动,A不受摩擦力,B受到8 N的静摩擦力,方向水平向左,选项A正确,B错误;题图乙中,A与B之间的最大静摩擦力fAmax=μ1GA=2 N,由于拉力F=8 N>2 N,所以A、B发生相对滑动,A受到的滑动摩擦力大小为2 N,方向向左,对B进行受力分析可知,A对B的滑动摩擦力向右,大小是2 N,小于B和地面之间的最大静摩擦力9 N,B静止不动,由平衡条件可知地面对B的静摩擦力大小是2 N,方向水平向左,选项C、D错误。
易混易错 不能确定图甲中A与B之间是否会有相对运动趋势导致出错,本题采用假设法可以有效分析物体是否受静摩擦力作用。
4.B A物体做水平方向的匀速直线运动,水平方向不受摩擦力,故A错误;B、C物体均有相对传送带向下滑动的趋势,故均受到沿斜面向上的静摩擦力,B正确,C、D错误。
易混易错 不能确定相对运动趋势的方向导致出错。可用假设法来判断相对运动趋势的方向,先假设接触面光滑,两物体间的相对运动方向就是相对静止情境下的相对运动趋势的方向。
5.BD 搓纸轮相对于第1张纸的运动趋势方向向右,第1张白纸对搓纸轮的摩擦力方向向左,故A错误;除最上面第1、2张白纸外,下方白纸处于静止状态,分别以第3张白纸、第3张和第4张白纸整体、第3张到第5张白纸整体…为研究对象,根据平衡条件可知下方白纸之间的摩擦力大小都等于第1张白纸对第二张白纸的滑动摩擦力大小,故B正确,C错误;若要实现自动进纸,搓纸轮与白纸之间的最大静摩擦力必须大于第一张纸与第二张纸间的滑动摩擦力,设一张纸的质量为m,即μ1FN>μ2(FN+mg),故只有μ1>μ2,打印机才可能实现自动进纸,故D正确。
6.AC 若F=4.0 N,木块与水平面间的摩擦力为静摩擦力,故摩擦力为f1=F=4.0 N,故A正确;若F=7.0 N,木块与水平面间的摩擦力为滑动摩擦力,由题图乙可得此时摩擦力为f2=5.0 N,故B错误;由题图乙可知木块与水平面的滑动摩擦力大小f2=5.0 N,因此木块与水平面间的动摩擦因数为μ==0.125,故C正确,D错误。
7.AD 由胡克定律得F弹=k·Δx=400×0.02 N=8 N,木块与地面间的最大静摩擦力为fm=μmg=0.25×40 N=10 N,因A、B均静止,则摩擦力均为8 N,当对B施加水平向左推力F时,B在水平方向上受到8 N的弹簧弹力方向向右、10 N的推力方向向左,故摩擦力大小变为2 N,方向向右,B仍静止,故C错误,D正确;施加水平推力F后,弹簧长度没有变化,在水平方向上的弹力不变,根据平衡条件得fA=F弹=8 N,故A正确,B错误。
8.答案 (1)3.10 (2)不需要 需要 (3)
(4)偏小
解析 (1)根据题图乙可得,弹簧测力计的示数为3.10 N。
(2)只要木板运动,铁块受到的力就是滑动摩擦力,就可以通过弹簧测力计的示数读出滑动摩擦力大小,故不需要确保木板做匀速直线运动;为使细绳的拉力始终等于滑动摩擦力,需要确保连接铁块与弹簧测力计的细绳水平。
(3)弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力,故有F=μG,可得μ=。
(4)先将弹簧测力计竖直悬挂后调零,测铁块所受的重力,考虑了弹簧本身的重力作用,则重力测量准确;水平测拉力时,由于未在水平情况下调零,则测力计所测拉力偏小,根据μ=知,测得的动摩擦因数偏小。
9.答案 (1)2μmg (2) μmg (3)图见解析
解析 (1)对A、B整体分析,则B对地面的压力大小为NB=2mg
B与地面间的最大静摩擦力为fBmax=μNB=2μmg。
(2)Δt时间后,A、B发生相对滑动,此时A、B间的滑动摩擦力的大小为fAB=μNA=μmg
对B分析可知F=k·Δt=fBmax+fAB
解得Δt=。
(3)对A分析可知,Δt时刻以后,拉力传感器的示数恒定,F传=fAB=μmg
假设t1时刻前,外力F与地面对B的摩擦力平衡,此过程传感器上无示数,则有kt1=fBmax,解得t1=
由F=kt可知,在时间内,F传随时间t线性增大,拉力传感器的示数随时间t变化的图像如图所示
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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