第2节 摩擦力-2023年高考物理二轮复习对点讲解与练习（通用版）

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第二章  相互作用第2节　 摩擦力【知识梳理】1．两种摩擦力的对比 静摩擦力滑动摩擦力产生条件(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动趋势(仍保持相对静止)(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动大小(1)静摩擦力为被动力，与正压力无关，大小范围为0＜F≤Fmax(2)最大静摩擦力Fmax大小与正压力大小有关滑动摩擦力：F＝μFN，μ为动摩擦因数，取决于接触面材料及粗糙程度，FN为正压力方向沿接触面且与受力物体相对运动趋势的方向相反沿接触面且与受力物体相对运动的方向相反2．理解摩擦力时的注意点(1)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，但不一定与物体的运动方向相反。(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，但不一定阻碍物体的运动，即摩擦力可以是阻力，也可以是动力。(3)受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定与施力物体保持相对静止。3、静摩擦力的有无及其方向的判定方法(1)假设法：利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思维程序如下：(2)状态法：从物体的运动状态反推出必须具备的受力条件，并进一步分析组成条件中静摩擦力所起的作用，从而判断出静摩擦力的有无及方向．(3)利用牛顿第三定律来判断：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力方向．4．滑动摩擦力方向判断的关键——对“相对运动”的理解“相对运动”是指研究对象相对于与其接触的物体是运动的．因此，研究对象与其接触的物体可能一个静止，另一个运动(如物体在地面上运动时，物体是运动的，地面是静止的)，也可能两者都是运动的.   5．摩擦力的“四类”突变“静静”突变物体在摩擦力和其他力的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“动静”突变在摩擦力和其他力作用下，运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力“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，如果物体不再保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力“动动”突变在滑动摩擦力作用下运动至达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保证相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向反向 【诊断小练】(1)摩擦力一定存在于相互接触的两物体间．(　　)(2)摩擦力的方向一定与运动方向相反．(　　)(3)滑动摩擦力方向一定与相对运动方向相反．(　　)(4)滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对运动．(　　)   【命题突破】考点一　摩擦力的有无及方向判断1. (多选)下列关于摩擦力的说法中正确的是(　　)A．静止的物体可以受到滑动摩擦力，运动的物体也可以受到静摩擦力B．物体所受的滑动摩擦力或静摩擦力既可以充当动力也可以充当阻力C．存在摩擦力的物体之间，正压力增大，摩擦力也增大D．两物体间有弹力但不一定有摩擦力，而两物体间有摩擦力则一定有弹力2.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3．如图所示，物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　)A．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同B．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反C．甲、乙两图中A均不受摩擦力D．甲图中A不受摩擦力，乙图中A受摩擦力，方向和F相同【融会贯通】判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(1)假设法(2)运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态，再利用平衡条件或牛顿第二定律确定静摩擦力的有无及方向。(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是否受到静摩擦力及方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体是否受到静摩擦力及方向。考点二　摩擦力大小的计算1.如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为(　　)A．2－               B.               C.                    D.2．如图a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b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段图象可能是直线　 B．q～段图象可能是直线C．q＝  D．p＝3．(多选)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B物体的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器通过水平细绳连接。从t＝0时刻起，用一水平向右的力F＝kt(k为常数)作用在B上，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。据此可求(　　)A．A、B之间的最大静摩擦力B．水平面与B之间的最大静摩擦力C．A、B之间的动摩擦因数μABD．B与水平面之间的动摩擦因数μ4.如图所示，质量为m的木块在水平向右拉力F的作用下，在质量为M的长木板上向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，则(　　) A．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)gC．μ1一定大于μ2D．无论怎样改变F的大小，长木板都不可能运动【归纳总结】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. 考点三　摩擦力的“四类”突变1.一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(　　)A．10 N，方向向左　　　　　 　B．6 N，方向向右C．2 N，方向向右   D．02．如图所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0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F＝1 N的作用，取g＝10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) 3.如图所示，斜面固定在地面上，倾角为θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，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t变化的图像是选项图中的(取初速度v0的方向为正方向，g＝10 m/s2)(　　)  4. 如图所示，物体a、b用细绳与弹簧连接后跨过滑轮，a静止在倾角为30°的粗糙斜面上．已知ma＝mb，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30°缓慢增大到45°的过程中，下列说法正确的(　　) A．弹簧的弹力减小B．弹簧的弹力不变C．物体a受到的静摩擦力减小D．物体a受到的静摩擦力先减小后增大5.传送带以恒定的速率v＝10 m/s运动，已知它与水平面成α＝37°，如图所示，PQ＝16 m，将一个小物体无初速度地放在P点，小物体与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.5，问当传送带逆时针转动时，小物体运动到Q点的时间为多少？      【融会贯通】抓住物体的运动性质分析摩擦力突变问题(1)摩擦力之所以发生突变，是因为物体间的相对运动或相对运动趋势发生了变化。根据施力物体A的运动性质，分析受力物体B的相对运动或相对运动趋势，以及接下来B的运动性质，然后对B列平衡方程或牛顿第二定律方程，便可解决摩擦力突变问题。(2)因为静摩擦力存在最大值，所以分析静摩擦力突变的问题时，常常要用到假设法。(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、方向和物体运动性质突变的分界点。【考能提升·对点演练】1.如图所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上，与传送带一起斜向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止。若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，则下列说法正确的是(　　)A．匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作用B．匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上2.如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计。若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为(　　)A．4μmg　　　　　　　　 　B．3μmgC．2μmg   D．μmg3. 如图甲所示，A、B两个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，用一水平向右的力F＝kt(k为常数)作用在B物体上，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．据此可求(　　)A．A、B之间的最大静摩擦力B．水平面与B之间的滑动摩擦力C．A、B之间的动摩擦因数μABD．B与水平面间的动摩擦因数μ4.建筑装修中，工人用质量为m的磨石对倾角为θ的斜壁进行打磨(如图所示)，当对磨石施加竖直向上大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，则磨石受到的摩擦力大小是(　　)A．(F－mg)cos θ   B．(F－mg)sin θC．μ(F－mg)cos θ   D．μ(F－mg)tan θ5.如图所示，甲、乙两个质量相同的木箱置于水平地面上，其中甲木箱位于乙木箱上，然后再将一质量为M的石块置于甲木箱上，开始整个系统都处于静止状态。假设所有接触面之间的动摩擦因数都为μ，重力加速度为g。现用一水平向右的拉力F作用在甲木箱上，下列说法正确的是(　　)A．石块和甲木箱之间一定存在摩擦力的作用B．地面对乙木箱的摩擦力一定大于拉力FC．当拉力F增大到一定的程度时，乙木箱将发生滑动D．无论拉力F多大，乙木箱都不会相对地面发生滑动6．如图所示，重为G的木棒，可绕光滑轴O自由转动，现将棒搁在表面粗糙的小车上，小车原来静止，如果用水平力F拉动小车，则棒受到的摩擦力方向(　　) A．向右      B．向左C．等于零  D．都有可能7.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．8．如图所示，重80 N的物体A放在倾角为30°的粗糙斜面上，有一根原长为10 cm，劲度系数为1 000 N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体A后，弹簧长度缩短为8 cm，现用一测力计沿斜面向上拉物体，若物体与斜面间最大静摩擦力为25 N，当弹簧的长度仍为8 cm时，测力计读数不可能为(　　) A．10 N  B．20 N C.40 N  D．60 N9.如图所示，质量分别为mA和mB的物体A和B相对静止，以共同的速度沿倾角为θ的固定斜面匀速下滑，则下列说法错误的是(　　)A．A、B之间的动摩擦因数小于B与斜面之间的动摩擦因数B．B受到的摩擦力的合力大小为mBgsin θC．A受到的静摩擦力的大小为mAgsin θD．取走A物体后，B物体仍将匀速下滑10.(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Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0。现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(　　)A．Ffa大小不变   B．Ffa方向改变C．Ffb仍然为零   D．Ffb方向向右 11．(多选)如图甲所示，斜面体固定在水平面上，斜面上有一物块在拉力F的作用下始终处于静止状态，拉力F在如图乙所示的范围内变化，取沿斜面向上为正方向。则选项图中表示物块所受的摩擦力Ff与时间t的关系正确的是(　　)   12. 如图所示，节目《激情爬竿》在春晚受到观众的好评．当杂技演员用双手握住固定在竖直方向的竿匀速攀上和匀速下滑时，他所受的摩擦力分别是Ff1和Ff2，那么(　　) A．Ff1向下，Ff2向上，且Ff1＝Ff2B．Ff1向下，Ff2向上，且Ff1>Ff2C．Ff1向上，Ff2向上，且Ff1＝Ff2D．Ff1向上，Ff2向下，且Ff1＝Ff213.(多选)如图所示，在水平地面上固定一个斜面体，在它上面放有质量为M的木块，用一根平行于斜面的细线连接一个质量为m的小环，并将环套在一根两端固定的水平直杆上，杆与环间的动摩擦因数为μ，整个系统处于静止状态。则杆对环的摩擦力Ff的大小可能为(　　)A．0   B．Mgsin θC．Mgsin θ·cos θ   D．Mgsin θ＋μmg14．用两根轻绳AC和BC悬挂一重物，绳与水平天花板的夹角分别为37°和53°，如图所示．AC绳能承受的最大拉力为100 N，BC绳能承受的最大拉力为200 N，已知sin 37°＝0.6，g取10 m/s2.(1)若重物的质量为5 kg，则两根绳AC和BC上的拉力分别为多大？(2)为了不使绳子被拉断，所悬挂重物的质量不应超过多大？    15．如图所示，斜面倾角为θ＝30°，一个重20 N的物体在斜面上静止不动．弹簧的劲度系数为k＝100 N/m，原长为10 cm，现在的长度为6 cm. (1)试求物体所受的摩擦力大小和方向．(2)若将这个物体沿斜面上移6 cm，弹簧仍与物体相连，下端仍固定，物体在斜面上仍静止不动，那么物体受到的摩擦力的大小和方向又如何呢？