（江苏专版）2022年高考物理一轮复习 第二章 第2节 摩擦力讲义（含解析）

（江苏专版）2022年高考物理一轮复习 第二章 第2节 摩擦力讲义（含解析）(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。()(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。()(3)受滑动摩擦力作用的物体，可能处于静止状态。()(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。()(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。()(6)两物体接触处的弹力越大，滑动摩擦力越大。()(7)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的静摩擦力大小可能不变。()突破点(一)静摩擦力的有无及方向判断题点全练1.多选(2018长春期末)如图所示，三个相同的长方形物体A、B、C叠放在水平面上。水平向右的恒力F作用在B上，三个物体静止。下列说法中正确的是()AB对A的摩擦力水平向左，大小为FBB对C的摩擦力水平向左，大小为FCC对B的摩擦力水平向左，大小为FD地面对C的摩擦力水平向左，大小为F解析：选CD对A受力分析，物体A处于平衡状态，只受重力和支持力，不受到摩擦力作用，若存在摩擦力，则出现不平衡现象，故A错误；对AB整体受力分析，水平方向受拉力和向左的摩擦力，根据平衡条件，C对B的摩擦力水平向左，大小为F；根据牛顿第三定律可知，B对C的摩擦力大小为F，方向水平向右，故B错误，C正确；对ABC整体受力分析，整体受到重力、地面的支持力、向右的拉力F、地面对C的静摩擦力，由共点力平衡可知，地面对C的摩擦力水平向左，大小为F，故D正确。2如图甲、乙所示，物体P、Q在力F作用下一起以相同速度沿力F方向匀速运动，乙图中斜面体固定不动。关于物体P所受的摩擦力，下列说法正确的是()A甲、乙两图中物体P均受摩擦力，且方向均与F相同B甲、乙两图中物体P均受摩擦力，且方向均与F相反C甲、乙两图中物体P均不受摩擦力D甲图中物体P不受摩擦力，乙图中物体P受摩擦力，方向和F方向相同解析：选D甲图：P做匀速直线运动，P没有相对于Q的运动趋势，故P不受摩擦力；乙图：P也处于平衡状态，但P的重力使P有沿斜面下滑的趋势，则Q对P有向上的静摩擦力，故P受与F方向相同的摩擦力。故D正确。3多选(2018南京模拟)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()AA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CB、C受到的摩擦力方向相同DB、C受到的摩擦力方向相反解析：选BCA物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，故B、C正确，D错误。题后悟通判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(1)假设法利用假设法判断的思维程序如下：(2)运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度)，再利用平衡条件或牛顿第二定律(Fma)确定静摩擦力的方向。(3)牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。突破点(二)摩擦力大小的计算1滑动摩擦力的计算方法：可用公式fN计算，注意对物体间相互挤压的弹力N的分析，N并不总是等于物体的重力，它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关。2静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力fmax的计算：最大静摩擦力fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来，比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即fmaxN。(2)一般静摩擦力的计算物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来计算其大小。物体有加速度时，根据牛顿第二定律进行分析。例如，水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度，若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求静摩擦力。典例(2018衡水检测)如图所示：质量为m的木块在质量为M的长木板上滑行，长木板与地面间动摩擦因数为1，木块与长木板间动摩擦因数为2，若长木板仍处于静止状态，则长木板受地面摩擦力大小一定为()A1(mM)gB2mgC1mg D2mg1Mg审题指导物体m相对M向右滑动，受到向左的滑动摩擦力；力的作用是相互的，故m对M有向右的滑动摩擦力，故M有向右滑动的趋势，受到向左的静摩擦力。解析物体m相对M向右滑动，受到向左的滑动摩擦力，大小为：F12FN2mg；力的作用是相互的，故木块对长木板有向右的滑动摩擦力，故长木板有向右滑动的趋势，受到地面对其向左的静摩擦力，根据平衡条件，有F2F1，因而F22mg。本题中木板受地面的静摩擦力，故不能用F1(mM)g求摩擦力，故只有B正确。答案B易错提醒计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解。(2)公式FFN中FN为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力。(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大小也无关。集训冲关1.(2018扬州六校联考)如图所示，两块相同的木块被竖直的木板夹住保持静止状态，设每一木块的质量为m，则两木块间的摩擦力大小为()A0 B0.5mgCmg D2mg解析：选A设每一木块的重力为G，一侧木板对木块的摩擦力大小为f1，两块木块之间的摩擦力大小为f2。根据平衡条件得，对整体，有：2f12G，得f1G。对A木块，有：f1f2G，解得f20。即两木块间摩擦力为零，故A正确，B、C、D错误。2.多选(2019如东月考)如图所示，一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上，木块与墙壁间的动摩擦因数为，且受到水平力F的作用。下列说法正确的是()A若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上B若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大C若木块沿墙壁向下运动，则墙壁对木块的摩擦力大小为FD若开始时木块静止，瞬间将F撤去，此后木块将做自由落体运动解析：选ACD若木块静止，则竖直方向上的静摩擦力与重力大小相等，方向相反，故A项正确，B项错误；木块沿墙壁向下运动时，受到向上的滑动摩擦力作用，滑动摩擦力等于动摩擦因数与正压力的乘积，这里正压力等于F，故C项正确；依据受力分析，撤去F后，木块只受重力作用，故D正确。突破点(三)摩擦力的三类突变物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，物体虽然仍保持相对静止，但物体所受的静摩擦力将发生突变。例1多选(2019启东模拟)如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧测力计读数为2 N，滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到0.3 kg时，将会出现的情况是(g取10 m/s2)()A弹簧测力计的读数将变小BA仍静止不动CA对桌面的摩擦力变小DA所受的摩擦力变大解析取砝码前，绳中拉力T6 N，要使A静止，则fFT，即此时摩擦力大小为f4 N，A与桌面间的最大静摩擦力大于等于4 N；取走砝码后，绳中拉力T3 N，假设A仍静止在原处，则fFT，需要的摩擦力大小为f1 N，故能静止在原处，弹簧的长度不变，弹簧测力计的读数不变；A所受的摩擦力由4 N变为1 N。答案BC物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。例2(2019温州九校联考)长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角变大)，另一端不动，如图所示。则铁块受到的摩擦力Ff随角度的变化图像可能正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()解析使铁块沿着斜面下滑的力是Fmgsin ，对于一个确定的角度，最大静摩擦力是Ffmmgcos 。如果FFfm，那么铁块所受的是静摩擦力，由平衡条件得知，摩擦力FfFmgsin ，当逐渐变大，会出现FFfm，这样，出现滑动摩擦，摩擦力Ffmgcos ，在阶段1即静摩擦阶段，FfFmgsin ，sin 随变大而变大，当F增大到等于Ffm后，就进入第2阶段即动摩擦阶段，Ffmgcos ，余弦函数随变大而变小，由题，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两阶段在衔接处没有数值突变，故C正确。答案C在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力。例3如图所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数0.2，从t0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F1 N的作用，取g10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()解析从t0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速运动，受到的滑动摩擦力大小为Ffmg0.2110 N2 N，方向向左，为负值。当物体的速度减到零时，物体所受的最大静摩擦力为Ffmmg2 N1 N，则FFfm，所以物体不能被拉动而处于静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为FfF1 N，方向向右，为正值，根据数学知识得知，A图像正确。答案A摩擦力方向与运动方向的三类关系摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线。(一)摩擦力方向与运动方向相同1.多选(2019濉溪月考)如图所示，皮带运输机正在把货物从低处匀速运往高处，运送过程中货物与传送带保持相对静止。下列说法正确的是()A货物具有相对传送带向上的运动趋势B货物具有相对传送带向下的运动趋势C货物受传送带的摩擦力沿传送带向上D传送带没有给货物摩擦力作用解析：选BC若货物和传送带间没有摩擦力，则货物将向下滑动，故货物相对传送带有向下的运动趋势，故A错误，B正确；摩擦力的方向总是与物体间的相对运动或相对运动趋势的方向相反，所以摩擦力沿传送带向上，故C正确，D错误。(二)摩擦力方向与运动方向相反2.如图所示，重为100 N的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向左的力F20 N，那么物体受到的合力为()A0B40 N，水平向左C20 N，水平向右 D20 N，水平向左解析：选B物体在水平地面上向右运动，竖直方向受重力、支持力，水平方向受水平向左的拉力、水平向左的摩擦力，水平向左的拉力F20 N，摩擦力fFN0.2100 N20 N，所以合力大小为F合(2020)N40 N，方向水平向左，B正确。(三)摩擦力方向与运动方向不共线3.多选(2018如东联考)如图，重为8 N的物块静止在倾角为30的斜面上，若用平行于斜面且沿水平方向、大小为3 N的力F推物块时，物块刚好被推动。现施加平行于斜面的力F0推物块，使物块在斜面上做匀速运动，此时斜面体与水平地面间的摩擦力大小为f0。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，斜面体始终保持静止。则()AF0可能为0.5 N BF0可能为5 NCf0可能为3 N Df0可能为9 N解析：选BC对物块受力分析，受推力F、重力G、支持力N和摩擦力f，将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力F1mgsin 4 N和垂直斜面向下的分力F2mgcos 4 N；在与斜面平行的平面内，如图，有f N5 N，当施加平行于斜面的力F0推物块时，在斜面上，相当于物块受到F0、F1(4 N)、f(5 N)三个力作用处于平衡状态，由三力平衡的特点可知，选项B、C正确。