解析: 开始时,α=0,Ff=0;静摩擦力的大小分析:开始一段时间,铁块相对木板静止,所受的是静摩擦力;缓慢竖起时,可认为铁块处于平衡状态,由力的平衡关系可知Ff=mgsin α,静摩擦力随α的增大而增大,它们呈正弦规律变化;在铁块刚好要滑动而没滑动时,Ff达到最大值。α继续增大,铁块将开始滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力Ff=μmgcos α,因此,滑动摩擦力随α的增大而减小,呈余弦规律变化,故C正确。
答案: C [题组训练]
1.[静一静突变]一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中F1=10 N,F2=2 N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为( )
A.10 N,方向向左 B.6 N,方向向右 C.2 N,方向向右
D.零
解析: 木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态,由平衡条件可知木块所受的摩擦力大小为8 N,可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N。当撤去力F1后,F2=2 N≤Ffmax,木块仍处于静止状态,由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与作用在木块上的F2等大反向,故C正确。
答案: C
2.[动—静突变]如图所示,质量为1 kg的物体与地面间的动摩
擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1 N的作用,g取10 m/s2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
解析: 从t=0开始物体以一定初速度v0向右滑行时,物体受到水平向左的滑动摩擦力,由公式Ff=μFN得摩擦力为Ff1=-μFN=-μmg=-2 N;物体的最大静摩擦力Ffm=μmg=2 N,由于F 答案: A 3.[静—动突变](2017·泰州模拟)如图所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉木块直到沿桌面运动,在此过程中,木块所受到的摩擦力Ff的大小随拉力F的大小变化的图象正确的是(滑动摩擦力小于最大静摩擦力)( ) 解析: 开始时,木块静止不动,受静摩擦力的作用,且满足:Ff=F;当F达到最大静摩擦力之后,木块开始滑动,木块的运动状态发生了变化,静摩擦力突变为滑动摩擦力:Ff=μFN=μmg保持不 变。故选B。 答案: B 物理模型盘点②——轻杆、轻绳、轻弹簧模型 1.三种模型的相同点 (1)“轻”——不计质量,不受重力。 (2)在任何情况下,沿绳、杆和弹簧伸缩方向的弹力处处相等。 2.三种模型的不同点 形变 特点 轻杆 只能发生微小形变,不能弯曲 轻绳 只能发生微小形变,各处弹力大小相等,能弯曲 只能沿绳,指向绳收缩的方向 轻弹簧 发生明显形变,可伸长,也可压缩,不能弯曲 一定沿弹簧轴线,与形变方向相反 可以提供拉力、推力 一般不能发生突变 方向 特点 作用效 果特点 能否 突变 不一定沿杆,可以是任意方向 可提供拉力、推力 能发生突变 只能提供拉力 能发生突变 如图所示,水平轻杆的一端固定在墙上,轻绳与竖直方向的夹角为37°,小球的重力为12 N,轻绳的拉力为10 N,水平轻弹簧的拉力为9 N,则轻杆对小球的作用力的大小及其方向与竖直方向夹角θ为( ) A.12 N 53° B.6 N 90° C.5 N 37° D.1 N 90° 解析: 本题考查轻绳、轻杆、轻弹簧中力的方向及大小的特点,解题时要结合题意及小球处于平衡状态的受力特点。以小球为研究对象,受力分析如图所示,小球受四个力的作用:重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力,其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定,重力、弹簧的弹力二者的合力的大小为F=G2+F21=15 N。 F13 设F与竖直方向夹角为α,sin α=F=5,则α=37°。所以杆对小球的作用力方向与F2方向相同,大小为F1-F2=5 N。故选项C正确。 答案: C [即学即练] 如图所示,一重为10 N的球固定在支杆AB的上端,用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲。已知绳的拉力为7.5 N,则AB杆对球的作用力( ) A.大小为7.5 N B.大小为10 N C.方向与水平方向成53°角斜向右下方 D.方向与水平方向成53°角斜向左上方 解析: 对小球进行受力分析可得,AB杆对球的作用力和绳子的拉力与小球的重力的合力等值反向,由平衡条件知:F=102+7.52 N=156.25 N,故A、B均错。令AB杆对小球的作用力与水平方向G4 夹角为α,可得tan α==3,α=53°,方向斜向左上方,故C项错 F拉误,D项正确。 答案: D 反思总结 解决三种模型问题时应注意的事项 ?1?轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型。 ?2?分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态。, ?3?讨论轻弹簧上的弹力时应指明弹簧处于伸长还是压缩状态。