2022年高考物理一轮复习 第二章 第2节 摩擦力讲义（含解析）

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静摩擦力(1)定义：两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动时的摩擦力。(2)产生条件：接触面粗糙；接触处有弹力；两物体间有相对运动趋势。物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态。实际最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。(3)方向：沿两物体的接触面，与相对运动趋势的方向相反。(4)大小：0F，则C项正确；若初态mgsin F，则D项正确。答案BCD物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力变化时，如果发生相对滑动，则静摩擦力可能突变为滑动摩擦力。例2如图所示，一箱子放在水平地面上，现对箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不变，在拉力F的大小由零逐渐增大的过程中(箱子未离开地面)。关于摩擦力f的大小随拉力F的变化关系，下列四副图可能正确的是()解析F与水平方向的夹角为，木箱处于静止状态时，根据平衡条件得：木箱所受的静摩擦力为fFcos ，F增大，f增大；当拉力达到一定值，箱子运动瞬间，静摩擦力变为滑动摩擦力，由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力有个突然减小的过程；木箱运动时，所受的支持力NGFsin ，F增大，N减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为fN，N减小，则f减小；故A、C、D错误，B正确。答案B物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当相对滑动突然停止时，滑动摩擦力可能突变为静摩擦力。例3如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是选项图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10 m/s2)()解析滑块上升过程中受滑动摩擦力，由FfFN和FNmgcos 联立，得Ff6.4 N，方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin mgcos ，滑块将静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ffmgsin ，代入可得Ff6 N，方向沿斜面向上，故选项B正确。答案B物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当两物体间的正压力发生变化时，滑动摩擦力的大小随之而变；或者两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化，滑动摩擦力的方向也会随之而变。例4(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数tan ，则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是()解析当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度agsin gcos ；当小木块速度达到传送带速度时，由于tan ，即mgcos mgsin ，所以速度能够继续增加，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为向上，agsin gcos ，加速度变小，则vt图像的斜率变小，所以B、D正确。答案BD共性归纳摩擦力的突变问题，无论怎样变化，其题根就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下三点：(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。(2)静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值。(3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。“易错问题”辨清楚摩擦力方向与运动方向的三类关系(一)摩擦力方向与运动方向相同1(多选)水平的皮带传动装置如图所示，皮带的速度大小保持不变，将一滑块轻轻地放在A点，开始时滑块在皮带上滑动，当它到达位置C时滑动停止，之后随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端。在传送过程中，滑块受到的摩擦力情况为()A在AC段受水平向左的滑动摩擦力B在AC段受水平向右的滑动摩擦力C在CB段不受静摩擦力D在CB段受水平向右的静摩擦力解析：选BC在AC段滑块向右加速运动，加速度向右，故合力向右，即滑动摩擦力向右，A错误，B正确；在CB段滑块做匀速直线运动，即摩擦力为零，C正确，D错误。2如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A处于静止状态。若小车以1 m/s2的加速度向右运动后，则(g10 m/s2)()A物体A相对小车向右运动B物体A受到的摩擦力减小C物体A受到的摩擦力大小不变D物体A受到的弹簧拉力增大解析：选C由题意得物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Fm5 N，小车向右运动后，对物体A受力分析，可得F合ma10 N，可知此时小车对物体A的摩擦力为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A相对于小车仍然静止，故A错误；F合ma10 N，此时小车对物体A的摩擦力为5 N，方向向右，所以物体A受到的摩擦力大小不变，故B错误，C正确；物体A相对于小车仍然静止，所以受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。 (二)摩擦力方向与运动方向相反3.(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：用一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力F2作用，使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动)，如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G，则以下结论正确的是()A木块受到竖直向下的滑动摩擦力B木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑C木块与墙壁之间的动摩擦因数为D木块与墙壁之间的动摩擦因数为解析：选BD木块相对于竖直墙壁下滑，受到竖直向上的滑动摩擦力，阻碍木块下滑，A错误，B正确。分析木块受力如图所示。由平衡条件可得：FNF1，FfGF2，又FfFN，以上三式联立可解得：，故C错误，D正确。4如图所示，固定斜面C上有A、B两个物体一起相对静止地沿斜面匀速下滑，则A受摩擦力的情况为()A受到沿斜面向上的滑动摩擦力B受到沿斜面向下的滑动摩擦力C受到沿斜面向上的静摩擦力D不受摩擦力解析：选C物体A匀速下滑，摩擦力方向沿斜面向上，又物体A、B相对静止，只能是静摩擦力，选项C正确。(三)摩擦力方向与运动方向不共线5(多选)如图所示，质量为m的长方体物块放在水平放置的钢板C上，物块与钢板间的动摩擦因数为，由于光滑固定导槽A、B的控制，该物块只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用水平力F拉动物块使其以速度v2(v2的方向与v1的方向垂直，沿y轴正方向)沿槽匀速运动，以下说法正确的是()A若拉力F的方向在第一象限，则其大小一定大于mgB若拉力F的方向在第二象限，则其大小可能小于mgC若拉力F的方向沿y轴正方向，则此时F有最小值，其值为mgD若拉力F的方向沿y轴正方向，则此时F有最小值，其值为mg解析：选BD物块有相对于钢板水平向左的速度v1和沿导槽的速度v2，故物块相对于钢板的速度如图所示，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，物块做匀速运动，所受导槽的作用力和拉力F的合力与滑动摩擦力大小相等、方向相反，由几何关系易知，F的方向沿y轴正方向时有最小值，即Ffcos mgcos mgmg，故B、D正确。 摩擦力的方向可与物体的运动方向相同或相反，也可与物体的运动方向不共线，但与物体间的相对运动或相对运动趋势的方向一定相反。