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【學(xué)霸筆記:同步精講】16 第3章 章末綜合提升 課件--高中物理魯科版必修第一冊(cè)

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【學(xué)霸筆記:同步精講】16 第3章 章末綜合提升 課件--高中物理魯科版必修第一冊(cè)

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復(fù)習(xí)任務(wù)群一
現(xiàn)代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新” 打通應(yīng)考之“脈”
第3章 相互作用
章末綜合提升
鞏固層·知識(shí)整合
提升層·主題探究
主題1 彈力與摩擦力的分析
1.彈力和摩擦力的比較
彈力 摩擦力
產(chǎn)生 條件 (1)相互接觸 (2)發(fā)生彈性形變 (1)相互擠壓
(2)接觸面粗糙
(3)兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)
彈力 摩擦力
方向 與物體發(fā)生彈性形變的方向相反: (1)支持力、壓力的方向垂直于接觸面 (2)繩子拉力沿繩 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反
大小 (1)彈簧彈力:胡克定律 (2)發(fā)生微小形變物體的彈力:二力平衡 (1)靜摩擦力用二力平衡判斷
(2)滑動(dòng)摩擦力:
f=μN(yùn)
2.彈力或摩擦力的有無(wú)及方向的判斷方法
(1)假設(shè)法。
(2)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷。
(3)效果法。
【典例1】 如圖所示,一質(zhì)量為m的木塊靠在豎直粗糙墻壁上,且受到水平力F的作用,下列說(shuō)法正確的是(  )
A.若木塊靜止,則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg,方向豎直向上
B.若木塊靜止,當(dāng)F增大時(shí),木塊受到的靜摩擦力隨之增大
C.若木塊與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)撤去F時(shí),木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小等于μmg
D.若撤去F,木塊沿墻壁下滑時(shí),木塊受三個(gè)力作用

A [由二力平衡條件可知,若木塊靜止,則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg,方向豎直向上,F(xiàn)增大時(shí),木塊受到的靜摩擦力不變,A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)撤去F時(shí),木塊與墻之間不再擠壓,它們間沒(méi)有彈力,當(dāng)然也就不存在摩擦力,C、D錯(cuò)誤。]
一語(yǔ)通關(guān) (1)靜摩擦力大小與壓力大小無(wú)關(guān),根據(jù)物體的狀態(tài)進(jìn)行判斷。
(2)無(wú)彈力,就無(wú)摩擦力;有彈力,未必有摩擦力;有摩擦力,必有彈力。
主題2 物體的受力分析
1.對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析并畫出受力分析圖是解決力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ),因此必須熟練掌握受力分析的方法,尤其是彈力、摩擦力存在的判斷。判斷力存在與否的方法:
(1)條件判斷:根據(jù)力的產(chǎn)生條件是否滿足來(lái)判斷物體是否受到某個(gè)力的作用。
(2)效果判斷:根據(jù)力的作用效果是否得以體現(xiàn)來(lái)判斷物體是否受到某個(gè)力的作用。
(3)相互作用判斷:利用力的作用的相互性,即施力物體同時(shí)也是受力物體,從一個(gè)物體是否受到的某個(gè)力的作用來(lái)判斷另一個(gè)物體是否受到相應(yīng)的力的作用。
2.受力分析的一般步驟
(1)明確研究對(duì)象,即首先確定我們要分析哪個(gè)物體的受力情況,研究對(duì)象可以是單個(gè)物體(質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)),也可以是兩個(gè)(或多個(gè))物體組成的整體。
(2)隔離分析:將研究對(duì)象從周圍物體中隔離出來(lái),分析周圍有哪些物體對(duì)它施加了力的作用。
(3)按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序,依據(jù)各力的方向,畫出各力的示意圖。
【典例2】 如圖所示,一人通過(guò)滑輪組用繩拉起了一個(gè)質(zhì)量比較大的摩托車,且人和摩托車均處于靜止?fàn)顟B(tài),關(guān)于人的受力情況,下列說(shuō)法中正確的是(  )
A.人一定受到四個(gè)力作用
B.人可能不受地面的支持力作用
C.人可能不受地面的靜摩擦力作用
D.人可能受三個(gè)力,也可能受四個(gè)力

A [因?yàn)槔K作用在人上的力不為零,所以繩對(duì)人的拉力在水平方向向右的分力不為零,而人又處于靜止?fàn)顟B(tài),根據(jù)二力平衡可知,地面對(duì)人一定有向左的靜摩擦力。由于摩擦力的存在,地面對(duì)人一定有支持力,綜上所述:人一定會(huì)受到四個(gè)力的作用(重力、繩子的拉力、地面的支持力和摩擦力),選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,A正確。]
一語(yǔ)通關(guān) (1)只分析研究對(duì)象所受的力,不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體所施的力。
(2)每分析一個(gè)力,都應(yīng)找出施力物體。
(3)如果一個(gè)力的有無(wú)難以確定,可用假設(shè)法分析或轉(zhuǎn)換研究對(duì)象分析。
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章末綜合測(cè)評(píng)(三) 相互作用
13
(滿分:100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)符合題目要求)
1.下列說(shuō)法正確的是(  )
A.在接近地面附近,自由下落的石塊速度越來(lái)越大,說(shuō)明石塊所受重力越來(lái)越大
B.在空中飛行的物體不受重力作用
C.一拋出的石塊軌跡是曲線,說(shuō)明石塊所受的重力方向始終在改變
D.將一石塊豎直向上拋出,在先上升后下降的整個(gè)過(guò)程中,石塊所受重力的大小和方向都不變
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D [在地球上接近地面的同一位置,同一物體的重力為一定值,故A錯(cuò)誤;只要在地球上,物體所受重力就不為零,故B錯(cuò)誤;重力的方向始終豎直向下,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤,D正確。]

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2.我國(guó)極地考察破冰船——“雪龍?zhí)枴保瑸闈M足破冰航行的要求,其船體結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì),船體下部與豎直方向成特殊角度。則船體對(duì)冰塊的彈力示意圖正確的是(  )
A    B      C     D
C [船體對(duì)冰塊的彈力垂直于接觸面,指向受力物體,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。]

3.如圖所示,質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板ab上滑行,長(zhǎng)木板放在水平地面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。若長(zhǎng)木板ab與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木塊P與長(zhǎng)木板ab間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,重力加速度為g,則長(zhǎng)木板ab受到地面的摩擦力大小為(  )
A.μ1Mg B.μ1(m+M)g
C.μ2mg D.μ1Mg+μ2mg
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C [長(zhǎng)木板ab未動(dòng),即地面對(duì)長(zhǎng)木板ab的摩擦力為靜摩擦力,由于P在長(zhǎng)木板ab上滑動(dòng),即P對(duì)長(zhǎng)木板ab的摩擦力大小為μ2mg。由平衡條件可知,地面對(duì)ab的靜摩擦力大小為μ2mg,即只有C正確。]
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4.如圖所示,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,則關(guān)于木塊A和木塊B受力的個(gè)數(shù)不可能為(  )
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)

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B [假設(shè)繩對(duì)A沒(méi)有拉力作用,它就只受重力和支持力兩個(gè)力,對(duì)應(yīng)的B受重力、A對(duì)B的壓力、斜面對(duì)B的支持力和摩擦力共四個(gè)力,選項(xiàng)A可能;如果繩對(duì)A有拉力,它還一定受到B對(duì)它的摩擦力,即此時(shí)A受到四個(gè)力,A對(duì)B的作用力又增加了一個(gè)水平向左的摩擦力,但此時(shí)斜面對(duì)B可能沒(méi)有摩擦力作用,也可能對(duì)B有沿斜面向上的摩擦力,還可能對(duì)B有沿斜面向下的摩擦力,總之,當(dāng)A受四個(gè)力的作用時(shí),B既可能受四個(gè)力作用,也可能受五個(gè)力作用,故選項(xiàng)C、D都可能,只有選項(xiàng)B不可能,故選B。]
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二、雙項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有兩項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)
5.學(xué)校所使用的答題卡掃描機(jī)是以滾輪壓緊試卷后不斷轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)試卷進(jìn)入掃描機(jī)的。假設(shè)每張?jiān)嚲碣|(zhì)量均相等,試卷之間、試卷與底板的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。在掃描第1張?jiān)嚲淼倪^(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(  )
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A.第1張?jiān)嚲硎艿綕L輪的摩擦力方向與試卷運(yùn)動(dòng)方向相反
B.第2張?jiān)嚲淼阶詈笠粡堅(jiān)嚲矶疾豢赡馨l(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
C.第2張?jiān)嚲碇螅械脑嚲碇g可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
D.滾輪與試卷間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于試卷之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
題號(hào)
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BD [設(shè)滾輪對(duì)第一張?jiān)嚲淼膲毫镕,滾輪與試卷間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,試卷之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,工作過(guò)程中,滾輪壓緊第一張?jiān)嚲恚腿霋呙铏C(jī),第1張?jiān)嚲砩媳砻媸艿綕L輪施加的靜摩擦力為f,滿足:f≤μ1F,該靜摩擦力是試卷運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力,方向向前,與試卷運(yùn)動(dòng)方向相同,第1張?jiān)嚲硐卤砻媸艿降?張?jiān)嚲硎┘拥幕瑒?dòng)摩擦力f′,方向向后,即有:f′=μ2(mg+F),為保證試卷一張一張的進(jìn)入掃描機(jī),則滿足:f>f ′,其中F mg,故必有μ1>μ2,即滾輪與試卷間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于試卷之間的動(dòng)摩擦因數(shù),故A錯(cuò)誤,D正確;逐個(gè)分析第2張到最后一張?jiān)嚲砜芍捎谠嚲碇亓Φ拇嬖冢嚲砩媳砻娴淖畲箪o摩擦力小于試卷下表面的最大靜摩擦力,則第2張?jiān)嚲淼阶詈笠粡堅(jiān)嚲矶疾豢赡馨l(fā)生相對(duì)滑動(dòng),故B正確,C錯(cuò)誤。]
題號(hào)
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6.如圖所示為一輕質(zhì)彈簧的彈力大小和彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖像,根據(jù)圖像判斷,正確的結(jié)論是(  )
A.彈簧的勁度系數(shù)為1 N/m
B.彈簧伸長(zhǎng)0.2 m時(shí),彈力的大小為4 N
C.彈簧的原長(zhǎng)為0.06 m
D.彈簧的勁度系數(shù)為100 N/m
題號(hào)
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CD [由題圖可知,彈簧的彈力為零時(shí),彈簧的長(zhǎng)度為6 cm,即彈簧的原長(zhǎng)為0.06 m,故C正確;當(dāng)F1=2 N時(shí),彈簧壓縮的長(zhǎng)度x1=L0-L1=6 cm-4 cm=0.02 m。由胡克定律得彈簧的勁度系數(shù)為k== N/m=100 N/m,當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)Δx=0.2 m時(shí),彈力的大小為F=kΔx=20 N,故A、B錯(cuò)誤,D正確。]
題號(hào)
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7.如圖甲所示,一根勁度系數(shù)為k=100 N/m的輕質(zhì)彈簧A豎直懸掛,當(dāng)在其下端掛上一個(gè)重物G時(shí),彈簧伸長(zhǎng)了Δx1=6 cm。現(xiàn)將相同的兩根輕質(zhì)彈簧A并接起來(lái)當(dāng)作一根新彈簧B,如圖乙所示,掛上相同重物G,彈簧伸長(zhǎng)了Δx2。如圖丙所示,若將兩根相同的彈簧串接起來(lái),當(dāng)作另一根新彈簧C,則下列說(shuō)法正確的是(  )
A.彈簧B伸長(zhǎng)量Δx2=6 cm
B.彈簧B伸長(zhǎng)量Δx2=3 cm
C.彈簧C的勁度系數(shù)為k=100 N/m
D.彈簧B的勁度系數(shù)是彈簧C勁度系數(shù)的4倍
題號(hào)
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甲  乙  丙

BD [彈簧B由兩根彈簧組成,當(dāng)?shù)跷矬wG時(shí),每根彈簧承受的拉力為,由胡克定律知彈簧伸長(zhǎng)量為3 cm,故A錯(cuò)誤,B正確;彈簧B的勁度系數(shù)為kB===2kA,彈簧C由兩根彈簧串接而成,當(dāng)?shù)跷矬wG時(shí),每一根彈簧伸長(zhǎng)量為Δx=Δx1,所以彈簧C伸長(zhǎng)總量為Δx3=2Δx1,彈簧C的勁度系數(shù)為kC===50 N/m,故kB=4kC,故C錯(cuò)誤,D正確。]
題號(hào)
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8.已知A與B所受重力分別為GA=10 N,GB=20 N,A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.2,B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.3,如圖甲、乙所示。現(xiàn)在用大小為8 N的力F,分別作用在B、A上,則各物體所受摩擦力的情況是(  )
題號(hào)
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甲     乙
A.甲圖中,A不受摩擦力,B受到地面水平向左的大小為8 N的摩擦力
B.甲圖中,A受的摩擦力水平向右,大小為2 N;B受地面的摩擦力水平向左,大小為6 N
C.乙圖中,A受的摩擦力水平向左,大小為2 N;B受地面的摩擦力水平向左,大小為9 N
D.乙圖中,A受的摩擦力水平向左,大小為2 N;B受地面的摩擦力水平向左,大小為2 N
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AD [題圖甲中,B與地面的最大靜摩擦力FBmax=μ2(GA+GB)=9 N,拉力F=8 N<9 N,所以A、B靜止不動(dòng),A不受摩擦力,B受到8 N的靜摩擦力,方向向左,故A正確,B錯(cuò)誤;題圖乙中,A與B間的最大靜摩擦力FAmax=μ1GA=2 N,拉力F=8 N >2 N,所以A、B相對(duì)滑動(dòng),A受到的滑動(dòng)摩擦力FA=μ1GA=2 N,方向向左,對(duì)B進(jìn)行受力分析可知,A對(duì)B的滑動(dòng)摩擦力向右,大小是2 N,小于B和地面之間的最大靜摩擦力9 N,所以B靜止不動(dòng),所以地面對(duì)B的靜摩擦力大小是2 N,方向向左,故C錯(cuò)誤,D正確。]
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三、非選擇題(本題共5小題,共60分)
9.(6分)某同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)量放在粗糙水平桌面上的長(zhǎng)金屬板B與鐵塊A間的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知鐵塊A的質(zhì)量m=1 kg,用水平力F向左拉金屬板B,使其相對(duì)于A向左運(yùn)動(dòng),穩(wěn)定時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示。則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為________ N,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=______。(g取10 N/kg)
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2.50
0.25
[解析] 從題圖中知彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.50 N,鐵塊A受到彈簧的拉力F=2.50 N,由于鐵塊A處于平衡狀態(tài),所以A受到的摩擦力f=2.50 N。由f=μmg得μ===0.25。
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10.(12分)某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)的知識(shí)解決了如下問(wèn)題:一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛于某一深度為h=30.0 cm且開口向下的小筒中(沒(méi)有外力作用時(shí)彈簧的下端位于筒內(nèi),用測(cè)力計(jì)可以同彈簧的下端接觸),如圖甲所示。
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(1)若本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量露出筒外彈簧的長(zhǎng)度l,現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0和彈簧的勁度系數(shù),該同學(xué)通過(guò)改變l而測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力F,作出F-l圖像如圖乙所示,則彈簧的勁度系數(shù)為k=________ N/m,彈簧的原長(zhǎng)l0=________。
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200
20 cm
(2)用如圖丙所示的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重1 N),使研究的彈簧壓縮,穩(wěn)定后指針指示如圖丙,則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為________ cm(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。由此可推測(cè)圖丙中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為________個(gè)。
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1.50
37
[解析] (1)根據(jù)胡克定律F與l的關(guān)系式為:F=k(l+h-l0)=kl+k(h-l0),從圖像中可得直線截距為20 N,故彈簧的勁度系數(shù)
k== N/m=200 N/m
又k(h-l0)=20 N
解得l0=20 cm。
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(2)由題圖丙可知,該刻度尺的讀數(shù)為1.50 cm
可知彈簧被壓縮,壓縮的形變量
Δx1=l0-l1=(20.0-1.50)cm=18.50 cm
彈簧的彈力
F1=kΔx1=200×18.5×10-2 N=37 N
已知每個(gè)鉤碼重1 N,可推測(cè)題圖丙中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為37個(gè)。
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11.(12分)“蹦極”是一種非常刺激的戶外休閑運(yùn)動(dòng),人從水面上方某處的平臺(tái)上跳下,靠自身所受的重力讓其自由下落,被拉伸的蹦極繩又會(huì)產(chǎn)生向上的力,把人拉上去,然后人再下落。正是在這上上下下的運(yùn)動(dòng)中,蹦極者體會(huì)到驚心動(dòng)魄的刺激。設(shè)一次蹦極中所用的橡皮繩原長(zhǎng)為15 m。質(zhì)量為50 kg的人在下落到最低點(diǎn)時(shí)所受的向上的最大拉力為3 000 N,已知此人停在空中時(shí),蹦極的橡皮繩長(zhǎng)度為17.5 m,橡皮繩的彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系遵循胡克定律。(g取10 N/kg)。
(1)求橡皮繩的勁度系數(shù);
(2)橡皮繩的上端懸點(diǎn)離下方的水面至少為多高?
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[解析] (1)人靜止于空中時(shí),橡皮繩的拉力F1=mg=50×10 N=500 N
而F1=k(l-l0),所以橡皮繩的勁度系數(shù)k== N/m=200 N/m。
(2)設(shè)橡皮繩拉力最大時(shí),繩長(zhǎng)為l′,
據(jù)胡克定律F2=k(l′-l0)得
l′=+l0= m+15 m=30 m。
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[答案] (1)200 N/m (2)30 m
12.(15分)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定木塊A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,如圖甲、乙所示(水平地面粗糙)。
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甲           乙
(1)為了用彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)表示滑動(dòng)摩擦力,兩種情況中木塊A是否都一定要做勻速直線運(yùn)動(dòng)?
(2)若木塊A在拉力FT的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),圖甲中A、B間的摩擦力是否等于拉力FT
(3)若A、B的重力分別為100 N和150 N,圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為
60 N(當(dāng)A被拉動(dòng)時(shí)),F(xiàn)T=110 N,求A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
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[解析] (1)題圖甲中只要木塊A相對(duì)B滑動(dòng)即可;題圖乙中的木塊A一定要做勻速直線運(yùn)動(dòng),因?yàn)轭}圖乙中,只有當(dāng)木塊A勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)才與摩擦力大小相等。
(2)題圖甲中,木塊A受上、下兩個(gè)接觸面的向左的摩擦力作用,故木塊A、B間的摩擦力小于拉力FT。
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(3)題圖甲中,對(duì)木塊B研究,
已知Ff=60 N,F(xiàn)N=150 N
根據(jù)Ff=μFN知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ===0.4。
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[答案] (1)圖甲中A不一定要做勻速直線運(yùn)動(dòng),圖乙中A一定要做勻速直線運(yùn)動(dòng) (2)不等于 (3)0.4
13.(15分)如圖所示,A物體重力為20 N,B物體重力為10 N,力F豎直向下,A與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,其余摩擦不計(jì)。(假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)
(1)若F=0時(shí)由靜止釋放B物體,A物體受什么摩擦力?大小如何?
(2)若F=10 N時(shí)由靜止釋放B物體,A物體受什么摩擦力?大小如何?
(3)若要使A勻速運(yùn)動(dòng),所加力F的大小是多少?
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[解析] (1)F=0時(shí),A所受最大靜摩擦力為f靜max=μmAg=8 N,此時(shí)mBg>f靜max,故A將運(yùn)動(dòng),A所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,大小為f滑=μmAg=8 N。
(2)當(dāng)F=10 N時(shí),A所受最大靜摩擦力為f ′靜max=μ(F+mAg)=12 N,此時(shí)mBg(3)若A勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)滑動(dòng)摩擦力大小等于B的重力大小,故此時(shí)有:μ(mAg+F)=mBg,代入數(shù)據(jù)得:F=5 N。故所加力F的大小是5 N。
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[答案] (1)滑動(dòng)摩擦力 8 N (2)靜摩擦力 10 N (3)5 N
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