高中物理 9摩擦力的四类突变 人教版高一暑假综合易错点易混淆点突破专题讲义.docx

1、高中物理 9摩擦力的四类突变 人教版高一暑假综合易错点易混淆点突破专题讲义十.摩擦力的四类突变-易错点、易混淆点突破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，物体虽然仍保持相对静止，则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变。1、(多选)如图甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的规律如图乙所示。则在0t0时间内物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向)()答案：BCD解析：物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡方程为：Fmgsin Ff

2、0，解得Ffmgsin F，若初态mgsin F，则B项正确；若初态mgsin F，则C项正确；若初态mgsin F，则D项正确。2.(2020福建三明市质检)如图8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，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受到的弹簧的拉力增大答案：C解析：由题意得，物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm5 N，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F合ma10 N，可知此时小车

3、对物体A的摩擦力为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，故选项A、B错误，C正确；物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误3(多选)如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa0，b所受摩擦力Ffb0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()AFfa大小不变 BFfa方向改变CFfb仍然为零 DFfb方向向右答案：AD解析：剪断右侧绳的瞬间，右侧绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b相对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦

4、力Ffb方向向右，C错误、D正确；剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误4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答案：A解析：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Ffm总g，随m总的增大而增大，A正确，B错误；只要m总gF，不增大水平力F也可使容器静止不动，C错误。物体在摩擦力和其他力作用下处于

5、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1.如图所示，完全相同的A、B两物体放在水平地面上，与水平地面间的动摩擦因数均为0.2，每个物体重G10 N，设物体A、B与水平地面间的最大静摩擦力均为Fmax2.5 N，若对A施加一个向右的由0均匀增大到6 N的水平推力F，有四位同学将A物体所受到的摩擦力FfA随水平推力F的变化情况在图中表示出来。其中表示正确的是()答案：D解析：推力F由0均匀增大到2.5 N，A、B均未动，而FfA由0均匀增大到2.5 N。推力F由2.5 N增大到5 N，FfA2.5 N。推力F由5 N增大到6 N，A处于运动状

6、态，FfAG2 N，故D项正确。2.(2020达州一模)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()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，

7、则f减小；故A、C、D错误，B正确3(2019山东临沂市2月检测)如图所示，甲、乙两物块质量相同，静止放在水平地面上甲、乙之间、乙与地面间的动摩擦因数均相同，现对甲施加一水平向右的由零开始不断增大的水平拉力F(物体间最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，则经过一段时间后()A甲相对于乙会发生相对滑动B乙相对于地面会发生相对滑动C甲相对乙不会发生相对滑动D甲相对于乙、乙相对于地面均不会发生相对滑动答案：A解析：设甲、乙的质量均为m，甲、乙之间以及乙与地面之间的动摩擦因数为，则甲、乙之间的最大静摩擦力为：Ffmaxmg，乙与地面间的最大静摩擦力为：Ffmax2mg，因FfmaxFfmaxmg时，甲、乙之间

8、会发生相对滑动，故选项A正确，B、C、D均错误4.(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9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(调节力传感器高度可使细绳水平)，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只空沙桶(调节滑轮可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象如图乙，则结合该图象，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

9、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后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)答案：ABC解析：t0时刻，力传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，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，说明带有沙子的沙桶重力等于3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力，B、C选项正确；此后由于沙子和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故50 s后小车将做匀加速运动，D选项错误思维拓展如图所示，为什么不能固定木板，

10、用弹簧测力计拉着木块运动来测定木块和木板之间的动摩擦因数呢？答案：如果固定木板，用弹簧测力计拉着木块运动，要保证木块匀速运动非常困难，且弹簧测力计的示数不稳定，不能根据二力平衡求木块与木板间的滑动摩擦力5.表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图11所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大，最大静摩擦力大于滑动摩擦力)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度变化的图象是下列图中的()、答案：C解析：下面通过“过程分析法”和“特殊位置法”分别求解：解法一：过程分析法(1)木板由水平位置刚开始运动时：0，Ff静0.(2)从木板开始转动到木板与木块发生相对滑动前：木块所受

11、的是静摩擦力由于木板缓慢转动，可认为木块处于平衡状态，受力分析如图：由平衡关系可知，静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力：Ff静mgsin .因此，静摩擦力随的增大而增大，它们满足正弦规律变化(3)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时，木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力Ffm.继续增大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足：FfmFf滑(4)木块相对于木板开始滑动后，Ff滑mgcos ，此时，滑动摩擦力随的增大而减小，满足余弦规律变化(5)最后，Ff滑0.综上分析可知选项C正确解法二：特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解，具体分析见下表：特殊位置分析过程木板刚开始运动时此时

12、木块与木板无摩擦，即Ff静0，故A选项错误.木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力，且大于刚开始运动时所受的滑动摩擦力，即FfmFf滑，故B、D选项错误.由以上分析知，选项C正确6.如图所示，质量为m的物体静止在地面上，与地面间的动摩擦因数为，从t0开始以受到一个水平向左的力Fkt（k为恒量，t为时间）的作用，向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化的图像是() 答案：B解析：当物体处于静止状态时，物体受到的摩擦力随力F增大而增大，当摩擦力达到最大静摩擦力时后，物体由静止变为运动，此时摩擦力变为滑动摩擦力，而最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以摩擦力变小。物体受

13、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，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1.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)()答案：B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

14、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。2.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，g取10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)() 答案：A解析：物体在力F和摩擦力作用下向右做匀减速直线运动，此时滑动摩擦力水平向左，大小为Ff1mg2 N，物体的速度为零后，物体在力F作用下处于静止状态，物体受水平向右的静摩擦力，大小为Ff2F1 N，故只有图A正确。3把一重为G的物体，用一个

15、水平推力Fkt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上，从t0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系是（ ）答案：B解析：当物体刚向下运动时，物体受到的滑动摩擦力随力F增大而增大，当滑动摩擦力大于重力时，物体开始减速，物体由运动变为静止，此时滑动摩擦力变为静摩擦力，大小等于重力，而滑动摩擦力大于重力，所以摩擦力变小。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()答案：BC解析：当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传

16、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 ，所以小木块相对传送带静止，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为向上，所以BC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后，如果在静摩擦力作用下不能保证相对静止，则物体还是受滑动摩擦力作用，且其方向发生改变2.(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

17、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。【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。