2024年高考物理一轮复习（新人教版） 第2章 第2讲　摩擦力的综合分析.docx

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1、第2讲摩擦力的综合分析目标要求1.会判断摩擦力的有无及方向，会计算摩擦力的大小.2.知道摩擦力的突变，会分析突变后摩擦力的方向及大小考点一摩擦力的综合分析与计算1静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向(2)牛顿第三定律法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(3)假设法2静摩擦力大小的分析与计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力提供加速度，则Ffma.若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先

2、求合力再求静摩擦力3滑动摩擦力大小的分析与计算滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，应用此公式时要注意以下两点：(1)为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力(2)滑动摩擦力略小于最大静摩擦力，一般情况下，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力近似相等 考向1静摩擦力的有无及方向判断例1(多选)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BB、C受到的摩擦力方向相同CB、C受到的摩擦力方向相反D若传送带突然

3、加速，则A物体受到的摩擦力向右答案BD解析A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，故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正确，C错误；若传送带突然加速，根据牛顿第二定律，可知A受到向右的摩擦力作用，故D正确例2(多选)如图甲、乙所示，倾角为的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置物块m，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()A图甲中物块m受到摩擦力B图乙中物块m受到摩擦力C图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力

4、答案BD解析对题图甲：设物块m受到重力、支持力、摩擦力的作用，而重力与支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误；对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确 考向2摩擦力的综合分析和计算例3(2021湖北省1月选考模拟6)如图所示，矩形平板ABCD的AD边固定在水平面上，平板与水平面夹角为，AC与AB的夹角也为.质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下，沿A

5、C方向匀速运动物块与平板间的动摩擦因数tan ，重力加速度大小为g，则拉力大小为()A2mgsin cos B2mgsin C2mgsin Dmgsin cos 答案A解析对物块受力分析，如图甲、乙所示，重力沿斜面向下的分力为mgsin ，支持力FNmgcos ，滑动摩擦力FfFNmgsin ，则拉力F2mgsin cos ，故A正确例4如图所示，物体A、B置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为，物体A、B用一跨过光滑轻质动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力斜向上提升滑轮，某时刻拉A物体的绳子与水平面的夹角为53，拉B物体的绳子与水平面的夹角为37，此时A、B两物体刚好处于平衡状态，则A、B两

6、物体的质量之比为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6，cos 370.8)()A. B. C. D.答案A解析设绳中张力为F，对A由平衡条件可得Fcos 53(mAgFsin 53)，对B由平衡条件可得Fcos 37(mBgFsin 37)，联立解得，选项A正确考点二摩擦力的突变问题分析摩擦力突变问题的方法1在涉及摩擦力的情况中，题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着摩擦力突变的临界问题题意中某个物理量在变化过程中发生突变，可能导致摩擦力突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态2存在静摩擦力的情景中，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者

7、受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态3确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析 考向1“静静”突变物体在静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，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变例5(2023福建三明市质检)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与小车均处于静止状态若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则()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受到的弹簧的拉力增大答案C解析由题意得，物体A与

8、小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm5 N，当小车加速运动时，假设物体A与小车仍然相对静止，则物体A所受合力大小F合ma10 N，可知此时小车对物体A的摩擦力大小为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体A受到的摩擦力大小不变，故A、B错误，C正确；弹簧长度不变，物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误 考向2“静动”突变物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力例6(多选)在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化

9、的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻质定滑轮系一空沙桶(调节滑轮使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态实验开始时，打开力传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图像如图乙，则结合该图像，下列说法正确的是()A可求出空沙桶的重力B可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第50 s后小车将做匀速直线运动(滑块仍在车上)答案ABC解析在t0时刻，力传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力

10、为静摩擦力，大小为2 N，由小车与空沙桶受力平衡，可知空沙桶的重力也等于2 N，A选项正确；t50 s时，静摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5 N，同时小车启动，说明沙子与沙桶总重力等于3.5 N，此时静摩擦力突变为滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为3 N，B、C选项正确；此后由于沙子和沙桶总重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故第50 s后小车将做匀加速直线运动，D选项错误 考向3“动静”突变在滑动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“突变”为静摩擦力例7如图所示，斜面体固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)

11、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)()答案B解析滑块上滑过程中受滑动摩擦力，FfFN，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 ，滑块静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ffmgsin ，代入数据可得Ff6 N，方向沿斜面向上，故选项B正确 考向4“动动”突变物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则

12、物体将继续受滑动摩擦力作用，但其方向发生改变例8(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面间的夹角为，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 ，选沿传送带向下为正方向，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()答案BD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 ；当小木块速度与传送带速度相同时，由于tan ，即mgcos mgsin ，所以速度能够继续增大，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为向上，且agsin gcos ，加速度变小，则

13、vt图像的斜率变小，所以B、D正确摩擦力突变问题注意事项1静摩擦力是被动力，其大小、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是静摩擦力达到最大值2滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受到的压力发生变化，则滑动摩擦力就会发生变化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、方向和运动性质发生变化的分界点课时精练1.如图，手握一个水瓶，处于倾斜静止状态，以下说法正确的是()A松手时瓶容易滑下，是因为手和

14、瓶之间的动摩擦因数变小B增大手的握力，瓶更难下滑，是因为瓶受到的摩擦力增大C保持瓶静止时的倾斜程度不变，增大握力，手对瓶的摩擦力不变D手握瓶竖直静止时与倾斜静止时，瓶受到的摩擦力大小相等答案C解析松手时瓶容易滑下，是因为手和瓶之间的最大静摩擦力减小，接触面的粗糙程度没有变化，动摩擦因数不变化，A错误；倾斜静止时，如图甲，增大手的握力，只要瓶子不下滑，则Ffmgcos ，当增大手的握力时只是增大了最大静摩擦力，静摩擦力并没有变化，B错误，C正确；手握瓶竖直静止时，如图乙，则Ffmg，倾斜静止时Ffmgcos ，故竖直静止时瓶受到的摩擦力大于倾斜静止时瓶受到的摩擦力，D错误2.如图所示，一同学站在

15、木板上用力向右推木箱，该同学的脚与木板之间没有相对运动若地面与木板、木箱之间均是粗糙的，下列说法正确的是()A若木箱静止，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱没有摩擦力B若木板静止，木箱向右运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱的摩擦力方向向左C若木板、木箱均静止，地面对木箱和木板均没有摩擦力D若木箱向右运动，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向左，对木箱的摩擦力方向向右答案B解析若木箱静止，木板向左运动，则地面对木板的滑动摩擦力方向向右，对木箱有向左的静摩擦力，选项A错误；若木板静止，木箱向右运动，则地面对木板的静摩擦力方向向右，对木箱的滑动摩擦力方向向左，选项B正确；

16、若木板、木箱均静止，地面对木箱有向左的静摩擦力，地面对木板有向右的静摩擦力，选项C错误；若木箱向右运动，木板向左运动，则地面对木板的滑动摩擦力方向向右，对木箱的滑动摩擦力方向向左，选项D错误3.(2023安徽六安市质检)如图所示，一长木板倾斜地固定在水平面上，倾角为，将一定质量的物体放在长木板上，物体刚好处于静止状态，已知物体与长木板之间的动摩擦因数为，假设物体与长木板之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力则下列说法正确的是()A物体与长木板之间的动摩擦因数tan B如果在物体上施加竖直向下的力，则物体将沿斜面向下加速运动C如果在物体上施加沿长木板向上的力，则物体所受的摩擦力大小可能不变D如果在物体

17、上施加沿长木板向上的力，则物体一定沿长木板向上运动答案C解析由于物体刚好静止在倾斜木板上，则物体受到的静摩擦力为最大静摩擦力，对物体受力分析，根据平衡条件有mgsin mgcos ，解得tan ，A错误；对物体施加一个竖直向下的外力F，相当于增大物体的重力，由于物体平衡时需要的条件与重力无关，所以物体仍保持静止状态，B错误；对物体施加一个沿长木板向上的外力F，如果F2mgsin ，则物体受到的静摩擦力大小为mgsin ，则物体所受的摩擦力大小没有发生改变，只是方向变为了沿斜面向下，物体仍在长木板上保持静止，C正确，D错误4(2023山东日照市高三月考)长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板

18、接触面上装有摩擦力传感器，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大)，另一端不动，如图甲所示，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随角度的变化图像如图乙所示重力加速度为g，下列判断正确的是()A木块与木板间的动摩擦因数tan 1B木块与木板间的动摩擦因数C木板与地面的夹角为2时，木块做自由落体运动D木板由1转到2的过程中，木块的速度变化越来越快答案D解析由题图可知，当木板与地面的夹角为1时，木块刚刚开始滑动，木块重力沿木板向下的分力等于Ff2，则Ff2mgsin 1，刚滑动时有Ff1mgcos 1，则，由题图知Ff1Ff2，即mgcos 1mgsin 1，解得tan 1，故选项A、

19、B错误；当木板与地面的夹角为2时，木块受到的摩擦力为零，则木块只受重力作用，但此时速度不为零，木块不做自由落体运动，做初速度不为零、加速度为g的匀加速运动，故选项C错误；对木块，根据牛顿第二定律有mgsin mgcos ma，则agsin gcos ，则木板由1转到2的过程中，随着的增大，木块的加速度a增大，即速度变化越来越快，故选项D正确5.如图所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角分别为30和45时物块所受摩擦力的大小恰好相等，则物块与木板间的动摩擦因数为()A. B. C. D.答案C解析由题意可以判断，木板的倾角为30时物块静止，所受摩擦力为静摩擦力，由沿斜面方向二力平衡可知，其大小

20、为mgsin 30；木板的倾角为45时物块滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为mgcos 45，由二者相等可得物块与木板间的动摩擦因数为，故选C.6.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关于摩擦力Ff的大小随拉力F的变化关系，下列选项图可能正确的是()答案B解析设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FfFcos ，F增大，Ff增大；当拉力达到一定值时，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

21、FNGFsin ，F增大，FN减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为FfFN，FN减小，则Ff减小，故B正确，A、C、D错误7.(多选)图示为工人用砖夹搬运砖块的示意图若工人搬运四块形状相同且重力均为G的砖，当砖处于竖直静止状态时，下列说法正确的是()A3对2的摩擦力为零B2对1的摩擦力大小为G，方向竖直向上C工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，四块砖对砖夹的摩擦力不变D工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，3对4的摩擦力增大答案AC解析以四块砖整体为研究对象，根据力的平衡条件和对称性可知，左、右砖夹对四块砖整体的摩擦力大小均为2G，对1和2整体受力分析，竖直方向上受到2G的重

22、力和大小为2G、方向竖直向上的摩擦力而平衡，则3对2的摩擦力为零，A正确；对1砖受力分析，受到大小为G的重力，左侧砖夹竖直向上、大小为2G的摩擦力，则2对1的摩擦力大小为G，方向竖直向下，B错误；工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，砖夹对四块砖的摩擦力与四块砖的重力平衡，即大小为4G，砖对砖夹的摩擦力与水平压力无关，C正确；3对4的摩擦力方向竖直向下，大小为G，与水平压力无关，D错误8.(多选)如图所示，用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动，从t0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到t1时刻，F减小为零物体所受的摩擦力Ff随时间t变化的图像可能是()答案AD解析由题意可知，

23、开始物体做匀速运动，从t0时刻，拉力F开始均匀减小，t1时刻拉力减小为零，出现的摩擦力有两种可能，一种是当拉力为零时，物体仍在滑动，则受到的一直是滑动摩擦力，即大小不变，A正确；另一种是当拉力为零前，物体已静止，则物体先受到滑动摩擦力，后受到静摩擦力，滑动摩擦力大小不变，而静摩擦力的大小与拉力相等，而此时拉力小于滑动摩擦力大小，D正确，B、C错误9.(多选)如图所示，斜面体固定在水平地面上，一物块静止在斜面上，物块上端连接一轻弹簧，现用沿斜面向上、大小为Fkt的拉力拉轻弹簧的上端，则弹簧的弹力F、物块受到的摩擦力Ff随时间变化的图像正确的是(时间足够长，斜面足够长，设沿斜面向上为正方向，物块与

24、斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()答案AD解析弹簧的弹力始终等于拉力F，即Fkt，故A正确，B错误；物块开始受到的是静摩擦力，且大小为mgsin ，方向向上，在拉力F增大的过程中，静摩擦力的变化满足FFfmgsin ，随着F的增大，静摩擦力先向上均匀减小到零，再向下均匀增大，当增大到等于最大静摩擦力时，再增大拉力，静摩擦力变为滑动摩擦力，之后大小就保持恒定，故C错误，D正确10.(多选)如图所示，一质量为m的物块静止在倾角60的粗糙斜面上，用一个与斜面底边平行的力F(g为重力加速度)作用在物块上，该物块仍保持静止，则下列说法正确的是()A该物块受到的摩擦力大小为mgB该物块受到的摩擦力大

25、小为mgC若撤掉该外力F，此物块可能发生滑动D若撤掉该外力F，此物块仍静止不动答案BD解析对物块受力分析，可以简化成如图所示的受力分析，根据平衡条件，则有Ffmg，故A错误，B正确；当撤去外力之后，只需要沿斜面向上且大小为mg的摩擦力就可以平衡，故此物块仍静止不动，故C错误，D正确11(2023山东济宁市高三月考)黑板擦在手施加的恒定推力F作用下匀速擦拭黑板，已知黑板擦与竖直黑板间的动摩擦因数为，不计黑板擦的重力则黑板擦所受的摩擦力大小是()A. B.C. D.答案B解析设黑板擦与黑板间的弹力大小为FN，摩擦力大小为Ff，黑板擦受力平衡，由三角形定则及勾股定理可得F2FN2Ff2，滑动摩擦力F

26、fFN联立可得Ff，故A、C、D错误，B正确12.一长方形木板放置在水平地面上，在长方形木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板与木板不接触现有一个方形物块在木板上沿挡板以速度v运动，同时长方形木板以大小相等的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为1和2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块的质量为m，重力加速度为g，则竖直挡板对物块的摩擦力大小为()A0 B.12mgC.12mg D.12mg答案B解析物块沿运动方向受挡板的摩擦力大小为Ff11FN，因物块沿挡板运动的速度的大小等于木板运动的速度的大小，故物块相对木板的速度方向与挡板成45角，物块受木板的摩擦力大小为Ff22mg，其方向与挡板成45角，如图，则物块与挡板之间的正压力FN2mgsin 452mg，故挡板对物块的摩擦力大小为Ff11FN12mg，故B正确