版高考物理一轮复习第二章相互作用第2节摩擦力.docx

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版高考物理一轮复习第二章相互作用第2节摩擦力

第2节摩擦力

（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

[典题先试]

1.

（2017·遵义期中）如图所示，质量为m的物体A以一定的初速度v沿粗糙斜面上滑，物体A在上滑过程中受到的力有（　　）

A．向上的冲力、重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力

B．重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力

C．重力、对斜面的正压力、沿斜面向下的摩擦力

D．重力、斜面的支持力、下滑力

解析：

选B　地球表面的一切物体均受重力，故物体必受重力；物体与斜面相互挤压，故斜面对物体一定有支持力，方向垂直于斜面向上；物体相对于粗糙斜面向上滑动，一定与斜面体有摩擦力，摩擦力阻碍物体间的相对滑动，物体相对于斜面向上滑动，故一定受到沿斜面向下的滑动摩擦力；物体依靠惯性运动，没有向上的冲力，也找不到施力物体，重力有使物体下滑的趋势，无下滑力，同样也找不到施力物体；故选B。

2.

（2014·广东高考）如图所示，水平地面上堆放着原木。

关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是（　　）

A．M处受到的支持力竖直向上

B．N处受到的支持力竖直向上

C．M处受到的静摩擦力沿MN方向

D．N处受到的静摩擦力沿水平方向

解析：

选A　M处支持力方向垂直于地面，因此竖直向上，A项正确；N处的支持力方向垂直于原木P，B项错误；M处受到的静摩擦力方向平行于地面，C项错误；N处受到的静摩擦力方向平行于原木P，D项错误。

3．（多选）（2017·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（　　）

A．A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

C．B、C受到的摩擦力方向相同

D．B、C受到的摩擦力方向相反

解析：

选BC　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，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。

4.

（2017·中山模拟）如图所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧，A、B均处于静止状态，下列说法中正确的是（　　）

A．B受到向左的摩擦力

B．B对A的摩擦力向右

C．地面对A的摩擦力向右

D．地面对A没有摩擦力

解析：

选D　压缩的弹簧对B有向左的弹力，B有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，选项A错误；A对B的摩擦力向右，由牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左，选项B错误；对整体研究，根据平衡条件分析可知，地面对A没有摩擦力，选项C错误，D正确。

[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（F＝ma）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f＝μN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fmax＝μN。

（2）一般静摩擦力的计算

①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。

②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]　

一横截面为直角三角形的木块按如图所示方式放置，质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的直角边上，物体C放在倾角为60°的直角边上，B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接，A、C的质量比为

，整个装置处于静止状态。

已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同（μ＜1）且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧弹力大小为mg，C与斜面间无摩擦，则（　　）

A．物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向

B．物体A所受摩擦力大小为

mg，物体B不受摩擦力作用

C．弹簧处于拉伸状态，A、B两物体所受摩擦力大小均为

mg，方向均沿斜面向下

D．剪断弹簧瞬间，物体A一定加速下滑

[审题指导]

（1）根据物体A所受静摩擦力的最大值为μmgcos30°<

mg，可判断弹簧处于伸长状态。

（2）由物体C静止可求得细线拉力为mCgsin60°。

（3）根据mgsin30°和μmgcos30°的大小关系判断剪断弹簧瞬间物体A是否加速下滑。

[解析]　对A分析：

重力下滑分力为

mg，静摩擦力Ff0≤μmgcos30°＜

mg，F弹＝mg，因此弹簧弹力方向沿斜面向上，摩擦力方向沿斜面向下，如图甲所示，则FfA＝F弹－mgsin30°＝

mg。

对B分析：

细线对B的拉力F＝mCgsin60°＝2mg＞F弹＋mBgsin30°。

所以B所受摩擦力沿斜面向下，如图乙所示，FfB＝F－F弹－mBg·sin30°＝

mg，故A、B错误，C正确；剪断弹簧，A受摩擦力向上，且满足Ff0m＞

mg，故A仍处于静止状态，D错误。

[答案]　C

[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F＝μFN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.

（2017·洛阳检测）如图所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到注满为止，此过程中容器始终保持静止，则下列说法正确的是（　　）

A．容器受到的摩擦力不断增大

B．容器受到的摩擦力不变

C．水平力F必须逐渐增大

D．容器受到的合力逐渐增大

解析：

选A　因注水过程中容器始终静止，故容器受到的合力始终为零，D错误；由平衡条件可得，墙对容器的静摩擦力Ff＝m总g，随m总的增大而增大，A正确，B错误；只要m总g≤μF，不增大水平力F也可使容器静止不动，C错误。

2．（多选）

（2017·邯郸模拟）物体A和B相对静止，以共同的速度沿斜面匀速下滑，则（　　）

A．A、B间无摩擦力的作用

B．B受到滑动摩擦力的大小为（mA＋mB）gsinθ

C．B受到的静摩擦力的大小为mAgsinθ

D．取走A物体后，B物体将匀加速下滑

解析：

选BC　以A为研究对象，A处于平衡状态，因此有f＝mAgsinθ，所以A受到B对其沿斜面向上的摩擦力作用，故A错误；以整体为研究对象，根据平衡状态有：

（mA＋mB）gsinθ＝fB，故B正确；A对B的静摩擦力与B对A的静摩擦力大小相等，故有：

f′＝f＝mAgsinθ，C正确；由前面分析知：

（mA＋mB）gsinθ＝fB，根据滑动摩擦力公式有：

fB＝μ（mA＋mB）gcosθ，得：

μ＝tanθ，取走A物体后，物体B所受滑动摩擦力为μmBgcosθ，代入μ＝tanθ，得μmBgcosθ＝mgsinθ，即物体B受力平衡，则物体B仍能沿斜面匀速下滑，故D错误。

3.

（2015·山东高考）如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A（A、B接触面竖直），此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。

已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

A与B的质量之比为（　　）

A.

B.

C.

D.

解析：

选B　滑块B刚好不下滑，根据平衡条件得mBg＝μ1F；滑块A恰好不滑动，则滑块A与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力，把A、B看成一个整体，根据平衡条件得F＝μ2（mA＋mB）g，解得

＝

。

选项B正确。

突破点（三）　摩擦力的三类突变

（一）“静—静”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。

[典例1]　

如图所示，质量为10kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5N时，物体A处于静止状态。

若小车以1m/s2的加速度向右运动后，则（g＝10m/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]　由题意得物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Fm≥5N，小车向右运动后，对物体A受力分析，可得F合＝ma＝10N，可知此时小车对物体A的摩擦力为5N，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＝ma＝10N，此时小车对物体A的摩擦力为5N，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。

[答案]　C

（二）“静—动”突变

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。

[典例2]　（2017·淄博实验中学诊考）如图甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上，当θ从0缓慢增大到90°的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ的关系如图乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为

，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则（　　）

A．O～q段图像可能是直线

B．q～

段图像可能是直线

C．q＝

D．p＝

[解析]　半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是：

mgsinθ＝μmgcosθ，故有：

μ＝tanθ，解得：

θ＝

，即q＝

，故C错误；θ在0～

之间时，Ff是静摩擦力，大小为mgsinθ；θ在

～

之间时，Ff是滑动摩擦力，大小为μmgcosθ；综合以上分析得其Ff与θ关系如图中实线所示，故A、B错误；当θ＝

时，Ff＝mgsin

＝

，即p＝

，故D正确。

[答案]　D

（三）“动—静”突变

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。

[典例3]　如图所示，斜面固定在地面上，倾角为θ＝37°（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。

质量为1kg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）（g＝10m/s2）（　　）

[解析]　滑块上升过程中受滑动摩擦力，由Ff＝