专题08 摩擦力-高三物理一轮复习多维度导学与分层专练

高三物理一轮复习多维度导学与分层专练

专题08 摩擦力

【知识导学与典例导练】

一、摩擦力的大小和方向

1.静摩擦力和滑动摩擦力

注意：①运动方向：一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向；

      ②相对运动（趋势）方向：以其中一个物体为参考系,另一个物体相对参考系的运动方向。

2.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法

（1）假设法：

（2）状态法：

（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相互作用的另一物体受到的静摩擦力的方向。

（4）带动法：①“主动带动被动”②“同向快带慢，反向互相阻”，多用于传送带和板块模型中，摩擦力方向的判断。

注意：摩擦力的方向总是与物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反，但与物体的运动方向可能相反，也可能相同，还有可能不在同一一线上。

【例1】（假设法）如图，甲乙两人分别乘坐两种电动扶梯，此时两电梯均匀速向上运转，则（　　）

A．甲受到三个力的作用

B．甲受到的摩擦力水平向右

C．扶梯对乙的作用力方向垂直扶梯向上

D．扶梯对乙的作用力方向竖直向上

【例2】（状态法）最近，不少人喜欢踩着一种独轮车，穿梭街头。这种独轮车全名叫电动平衡独轮车，其中间是一个窄窄的轮子，两侧各有一块踏板。当人站在踏板上向右运动时，可简化为如图甲、乙所示的模型。关于人在运动中踏板对人脚的摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A．考虑空气阻力，当人以如图甲所示的状态向右匀速运动时，脚所受摩擦力向左

B．不计空气阻力，当人以如图甲所示的状态向右加速运动时，脚所受摩擦力向左

C．考虑空气阻力，当人以如图乙所示的状态向右匀速运动时，脚所受摩擦力可能为零

D．不计空气阻力，当人以如图乙所示的状态向右加速运动时，脚所受摩擦力不可能为零

【例3】（牛顿第三定律法）如图所示，A、B、C三个物体叠放在水平地面上，物体B受到大小为15N、方向水平向右的力F1的作用，物体C受到大小为5N、方向水平向左的力F2的作用，三者均处于静止状态，则（　　）

A．物体B对物体A的摩擦力方向水平向右

B．物体C对物体B的摩擦力方向水平向左

C．地面与物体C之间的摩擦力大小为5N

D．地面与物体C之间无摩擦力

3.摩擦力大小的计算

【例4】如图所示，木块A、B所受重力分别为50 N和60 N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上，力F作用瞬间（　　）

A．木块B所受摩擦力大小是10 N

B．木块B所受摩擦力大小是7 N

C．木块A所受摩擦力大小是12.5 N

D．木块A所受摩擦力大小是8 N

【例5】如图所示，在粗糙的水平面上放一质量为2kg的物体，现用的力，斜向下推物体，力F与水平面成角，物体与水平面之间的滑动摩擦系数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，则（　　）

A．物体对地面的压力为20N B．物体所受的摩擦力为14.5N

C．物体所受的摩擦力为 D．物体将向右匀速运动

二、摩擦力的突变问题

1.“静→静”突变：物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力的合力发生变化时，如果仍保持相对静止，则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变。

【例6】如图所示为分拣快件的皮带传输机，转动轮带动倾斜皮带匀速向上运动，快件能随皮带一起向上做匀速运动，其间突遇故障，皮带减速直至停止。假设在上述过程中，快件与皮带始终保持相对静止，则（　　）

A．快件匀速运动时受到的摩擦力对其做正功

B．快件匀速运动时受到的摩擦力一定为零

C．快件减速运动时受到的摩擦力不可能为零

D．快件减速运动时受到的摩擦力方向一定沿皮带向下

2.“静→动”突变：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7】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f的大小随拉力F的变化关系，下列四副图可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

3.“动→静”突变：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8】将质量为m的砖块靠在足够高的竖直墙壁上，对其施加F＝kt（k为正的常数）的水平推力，如图所示，t＝0时将砖块由静止释放，用f、a、v分别表示它的摩擦力、加速度和速度，下列图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

4.“动→动”突变：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9】如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为，在传送带上某位置轻轻放置一小木块，小木块与传送带间动摩擦因素为，小木块速度随时间变化关系如图所示，v0、t0已知，则（　　）

A．传送带一定逆时针转动 B．

C．传送带的速度大于v0 D．t0后滑块的加速度为

三、全反力和摩擦角

1.全反力：物体所受滑动摩擦力与支持力的合力称全反力，一般用R表示。

2.摩擦角：全反力与支持力的夹角称摩擦角，且μ=tanθ（μ为动摩擦因素）

【例10】如图所示，斜面静止在粗糙的水平地面上，一个物体恰能沿斜面匀速下滑。若以平行于斜面方向的力向下推此物体，使物体加速下滑，则

A．斜面一定静止，且与地面之间没有摩擦力

B．斜面可能静止，且受到地面向右的静摩擦力

C．斜面一定运动，且受到地面向右的摩擦力

D．斜面一定静止，且受到地面向右的静摩擦力

【多维度分层专练】

1．轮椅分为电动和手动轮椅，是用于伤员、病员、残疾人居家康复、周转运输、就诊、外出活动的重要移动工具。如图是一款手动轮椅，该轮椅共有4个轮子，人用双手推动手轮圈，轮椅向前运动。关于地面对4个轮子的摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A．前轮、后轮受到的摩擦力都向前

B．前轮、后轮受到的摩擦力都向后

C．前轮受到的摩擦力向前，后轮受到的摩擦力向后

D．前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前

2．物块A、B叠放在水平桌面上，装有沙子的铁桶C通过细线绕过光滑的滑轮连接B，使A、B在水平面上一起向右做匀加速运动，设A、B间的摩擦力为，B与桌面间的摩擦力为。若取出C桶内的一些沙子放在物块A上方的凹槽中，A、B恰好能一起向右匀速运动，则摩擦力和的变化情况是（　　）

A．变为0，变大 B．变为0，变小

C．不变，不变 D．不变，变小

3．如图，重50N的物体在水平面上向右运动，同时受到一个水平向左的F=8N的恒力作用，物体和水平面间的动摩擦因数为0.2，取水平向左为正方向，则该物体所受的摩擦力随时间变化的关系图像为（　　）

A．B．C． D．

4．木块A、B的质量分别为5kg和6kg，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25。夹在A、B之间的轻质弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，初始时两木块在水平地面上静止不动。现用与水平方向成60°的拉力F＝6N作用在木块B上，如图所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g＝10m/s2，则在力F作用后（       ）

A．木块A所受摩擦力的方向向左 B．木块A所受摩擦力大小是12.5N

C．木块B所受摩擦力大小是11N D．木块B所受摩擦力大小是15N

5．如图所示，A、B两物块叠放在一起，在光滑水平面上向右匀速运动，此时给物块A施加一个水平向左的拉力，物块A和B仍保持相对静止一起向右运动过程中（       ）

A．物块B对A的摩擦力方向水平向左 B．物块B受到的摩擦力大小等于F

C．物块A和B各受到四个力的作用 D．物块B对物块A的支持力是由于物块B形变引起的

6．如图甲所示，A、B两个质量均为m的物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t＝0时刻起，用一水平向右且随时间逐渐增加的力F作用在B物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，已知k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B，B与水平面间的动摩擦因数均为μ，下列说法正确的是（　　）

A．时间内A、B之间的静摩擦力逐渐增加

B．时间内，水平面与B之间为滑动摩擦力

C．时间内A、B之间无摩擦力

D． 时刻，B与水平面之间的摩擦力为2μmg

7．如图所示，用水平力推着物块沿斜面匀速运动，已知物块的质量为，斜面倾角为，物块与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为。关于摩擦力大小的计算可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．条件不足，无法计算

8．如图所示，水平地面上有楔形物体b，b的斜面上有一小物块a，a与b之间、b与地面之间均存在摩擦．已知a恰好可沿斜面匀速下滑，此时若对a施加如图所示的作用力，a仍沿斜面下滑，则下列说法正确的是(   )

A．在a上施加竖直向下的力F1，则地面对b无摩擦力

B．在a上施加沿斜面向下的力F2，则地面对b的摩擦力水平向左

C．在a上施加一个水平向左的力F3，则地面对b的摩擦力水平向右

D．无论在a上施加什么方向的力，地面对b均无摩擦力