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    高中物理高考 考点05 力的概念及常见的三种力——备战2021年高考物理考点一遍过 试卷

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    高中物理高考 考点05 力的概念及常见的三种力——备战2021年高考物理考点一遍过

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    这是一份高中物理高考 考点05 力的概念及常见的三种力——备战2021年高考物理考点一遍过,共17页。试卷主要包含了重力,弹力,摩擦力等内容,欢迎下载使用。
    一、力1概念1)力是物体间的相互作用,力总是成对出现的,这一对力的性质相同。不接触的物体间也可以有力的作用,如重力、电磁力等。2)力是矢量,其作用效果由大小、方向和作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体产生形变或加速度。2.力的分类1)按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力、安培力等。2)按作用效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、浮力、回复力等。3)按研究对象分类:内力和外力。3.力的图示和示意图1)力的图示:力的图示中,线段的长短表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点,线段所在的直线叫做力的作用线。2)力的示意图:力的示意图只能粗略表示力的作用点和方向,不能表示力的大小。重力1产生:由于地球的吸引而使物体受到的力2大小:G=mg3g的特点1在地球上同一地点g值是一个不变的常数2g值随着纬度的增大而增大3g值随着高度的增大而减小4方向:竖直向下5重心1相关因素:物体的几何形状;物体的质量分布2位置确定:质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心;对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定弹力1形变:物体形状或体积的变化叫形变2弹力1定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用2产生条件:物体相互接触;物体发生弹性形变3胡克定律1内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比2表达式:F=kxk是弹簧的劲度系数,单位为N/mk的大小由弹簧自身性质决定x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度4弹力的大小、有无及方向的判断1弹力有无的判断方法条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态2弹力方向的判断方法根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向3弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况,然后根据物体的运动状态,利用共点力平衡的条件或牛顿第二定律求弹力5几种典型接触弹力的方向确认:弹力弹力的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上,指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面,而指向受力物体6含弹簧类弹力问题的分析与计算中学物理中的弹簧橡皮绳也是理想化模型,具有如下几个特性:1)弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量2)轻:即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受拉力,不能受压力4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变但是,当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们产生的弹力立即消失7滑轮模型与死结模型问题的分析 1)跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等2)死结模型:如几个绳端有结点,即几段绳子系在一起,谓之死结,那么这几段绳中的张力不一定相等3)同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得,而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向摩擦力1定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力2产生条件1接触面粗糙;2接触处有挤压作用;3两物体间有相对运动或相对运动的趋势3方向:与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反4大小1滑动摩擦力:F=μFN2静摩擦力:0<FfFmax5静摩擦力方向的判断1假设法:静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反,利用假设法可以判断出物体相对运动趋势的方向2状态法:根据二力平衡条件、牛顿第二定律,可以判断静摩擦力的方向3利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,此法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的方向6应用状态法解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法用该方法可以不必分析物体相对运动的趋势,使模糊不清的问题明朗化,复杂的问题简单化在使用状态法处理问题时,需注意以下两点:1)明确物体的运动状态,分析物体的受力情况,根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向2)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系,可能相同,也可能相反,还可能成一定的夹角7摩擦力的突变问题当物体的受力情况发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会发生变化,有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化该类问题常涉及摩擦力的突变问题,在分析中很容易发生失误在解决此类问题时应注意以下两点:1)如题干中无特殊说明,一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力2)由于此类问题涉及的过程较为复杂,采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单8摩擦力大小的计算计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力1)滑动摩擦力由公式F=μFN计算,应用此公式时要注意以下两点:μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关2)静摩擦力的计算它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因此它具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特点对具体问题,要具体分析研究对象的运动状态,根据物体所处的状态(平衡、加速等),由力的平衡条件或牛顿运动定律求解最大静摩擦力Fmax:是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,Fmax比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,而静摩擦力可在0~Fmax间变化9摩擦力认识的三个误区1认为滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关2不能认识到摩擦力性质、方向、大小会发生突变而产生错误3认为静止的物体只能受到静摩擦力,运动的物体只能受到滑动摩擦力10对摩擦力的进一步理解误区一:有弹力就有摩擦力,有摩擦力就有弹力从产生摩擦力的条件可知:有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件虽有弹力存在,但两物体间若没有相对运动或相对运动的趋势,则不会产生摩擦力,反之,若两物体间有摩擦力,则一定有弹力误区二:摩擦力的大小一定与正压力成正比若摩擦力是滑动摩擦力,根据Ff=μFN可知,两物体间的滑动摩擦力确实与正压力成正比但对静摩擦力而言,它是一个被动力,随着使物体产生相对运动趋势的外力的变化而变化,与正压力大小无关,正压力只可影响最大静摩擦力的大小误区三:摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反摩擦力的方向应与相对运动相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向有可能相反也有可能相同即摩擦力可以是阻力,也可以是动力误区四:摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上,但不是所有情境下的摩擦力均如此如图所示,一人站在扶梯上,随扶梯斜向上加速上升;人沿扶梯斜向上运动,而人所受摩擦力却是水平方向,与运动方向并不共线故两物体间摩擦力的方向应理解为与两物体接触面相切,和物体间相对运动相对运动趋势的方向相反,而与物体的运动方向无关2020·眉山市东坡区多悦高级中学校高三月考)如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一小孔,在水由小孔缓慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会(      A先降低后升高B一直上升C先升高后降低D一直下降【参考答案】A【详细解析】注意重心的位置与物体的质量分布和形状有关,在水从小孔不断流出的过程中,容器和水的整体的重心将先下降,当水流完后,重心又上升.装满水时重心在球心处,随着水从小孔不断流出,重心位置不断下降,当水流完后,重心又上升到球心处,故重心的位置先下降后上升,故BCD错误,A正确.故选A12020·浙江省诸暨中学期中)质量为2kg的物体被一根细绳悬吊在天花板下保持静止(g9.8N/kg)。则以下说法正确的是(  )A物体的各部分中,只有重心处受重力B细绳所在直线可能与天花板不垂直C物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同,所以它们是同一个力D剪断细绳后,物体不受任何力的作用【答案】B【解析】A.物体的各部分都受到重力作用,重心是各部分受到重力的等效集中点,故A错误;B.细绳是竖直的,若天花板不水平,则细绳所在直线与天花板不垂直,故B正确;C.体对绳子拉力的施力物体是物体,而物体所受重力的施力物体是地球,虽然方向均相同,但它们不是同一个力,故C错误;D.剪断细绳后,物体仍受重力的作用,故D错误;故选B 2020·安徽省高三)将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳,每段绳在相同的外力作用下,其伸长量为原来的一半。现有一根原长20cm的弹性细绳,其外力F与伸长量x的关系如图所示,将此细绳对折,其两端点固定于天花板同一位置,并在对折点处竖直悬系一物体,然后再缓慢放手,平衡后发现物体下降了2cm,则该物体所受重力约为(  )A0.8N B1.6N C3.2N D6.4N【参考答案】C【详细解析】根据题意将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳,每段绳在相同的外力作用下,伸长量变为原来的一半,根据胡克定律可知劲度系数变为原来的两倍。根据图像可知弹性细绳的劲度系数则对折后,劲度系数变为所以物体的重力为ABD错误,C正确。故选C12020·浙江省效实中学高二期中)如图所示为卡在绝壁间的“奇迹石”,距离谷底大约1000米。关于“奇迹石”受力说法正确的是(  )A受两侧绝壁的弹力一定是水平方向B受左侧弹力和右侧弹力一定相等C受两侧绝壁的摩擦力一定竖直向上D受两侧绝壁的作用力的合力一定竖直向上【答案】D【解析】AC.两侧绝壁与奇迹石的接触面不一定是竖直的,则受两侧绝壁的弹力不一定是水平方向,受两侧绝壁的摩擦力不一定竖直向上,选项AC错误;B.因两侧弹力不一定是水平的,则受左侧弹力和右侧弹力不一定相等,选项B错误;D.两侧绝壁对奇迹石的作用力于重力等大反向,则受两侧绝壁的作用力的合力一定竖直向上,选项D正确。故选D2020·浙江省高三月考)在粗糙水平面上有质量为m的物体,被一劲度系数为k的轻弹簧连在左侧墙上,物体在O点静止时,弹簧恰为自然长度;物体只有在AB之间才能处于静止状态,则下列说法中正确的是(  )A物体在AO之间运动时,受到的摩擦力方向一定向左B物体静止在AB之间时,离O越近,受到的摩擦力越大C物体静止在OB之间时,受到的摩擦力方向一定向左D用水平拉力将物体快速从A拉到B,在此过程中物体受到的地面摩擦力保持不变【参考答案】D【详细解析】A. 依题意,物体只有在AB之间才能处于静止状态,则物体在AB两位置时,所受静摩擦力达到最大,当物体在AO之间运动时,若物体向左运动,受到的摩擦力方向向右,故A错误.B. 物体在O点静止时,弹簧恰为自然长度,此时静摩擦力为零;当物体静止在AB之间时,所受的静摩擦力与弹簧的弹力平衡,离O越近,弹簧的压缩量越小,根据胡克定律知,弹力越小,则物体受到的摩擦力越小,故B错误;C. 物体静止在OB之间时,弹簧处于伸长状态,拉力方向向左,则物体受到的摩擦力方向一定向右,故C错误;D.物体从A位置快速拉到B位置的过程中,受到的是滑动摩擦力,由于物体对地面的压力不变,动摩擦因数不变,由公式知,在此过程中,物体受到地面的摩擦力大小保持不变,方向向左,也不变,则在此过程中物体受到的地面摩擦力保持不变,故D正确。
    故选D 12020·四川省高三三模)如图所示,斜面体固定在水平面上,一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2,两端分别与物体和轻环连接,轻环穿在水平横杆上,滑轮2下吊一物体。物体和滑轮1间的细线平行于斜面,系统静止。现将向右移动少许,物体始终静止,系统再次静止,不计滑轮质量和滑轮与绳间的摩擦。则(  ) A细线拉力将变大B地面对斜面体的支持力将变大C横杆对轻环的摩擦力将变大D斜面体对物体的摩擦力将变小【答案】AC【解析】A.以滑轮2为研究的对象,受力如图若将向右移动少许,两个绳子之间的夹角增大,由于对滑轮的拉力不变,两个绳子之间的夹角变大,根据 绳子的拉力F一定变大,A正确;B.对斜面体、物体、物体整体受力分析,受重力、支持力、细线的拉力和地面的静摩擦力,如图所示根据平衡条件,有与角度无关,恒定不变,B错误;C.以为研究的对象水平方向向右移动少许,F变大,变大,变大,横杆对轻环的摩擦力将变大,C正确;D.若原来物块有下降趋势,绳子拉力增大,可能有上升趋势,因摩擦力大小和方向都不能确定,D错误。故选AC12020·江苏省响水中学月考)下列关于重力、弹力、摩擦力说法正确的是(  )A重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,方向垂直接触面向下B桌子上书本对桌面的压力,是由于桌面发生形变而产生的C静摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同D滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反22020·绍兴市高级中学月考)如图所示,为了观察桌面的微小形变,在一张大桌子上放两个平面镜MN,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点。实验中,用力按压两镜之间的桌面,观察到的现象是A桌面明显向下凹陷 BN镜明显向右倾斜CM镜明显向左倾斜 D光点位置明显变化32020·陕西省咸阳市实验中学月考)如下图所示,两木块的质量分别为m1m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1k2,上面木块压在上面弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧.在这个过程中,下面木块移动的距离为(  ) A B C D4.下面关于重力的说法不正确的是A.物体对悬绳的拉力或对支持面的压力的大小可以不等于重力B.质量一定的物体,其重心位置不仅与形状有关.还与质量分布情况有关C.赤道上各处的重力加速度都相同D.某地的重力加速度是9.79 m/s2,则此地做是由落体运动的物体速度毎秒增加9.79 m/s52019·浙江省台州市联谊五校高二期中)如图所示,羽毛球运动员在比赛过程中用球拍回击飞过来的羽毛球,下列说法正确的A.球拍击羽毛球的力大于羽毛球撞击球拍的力B.羽毛球先对球拍有力的作用,球拍才对羽毛球有力的作用C.羽毛球撞击球拍的力是由羽毛球发生形变引起的D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力6.如图,两个质量都是m的物体AB,通过劲度系数为k的轻弹簧相连,开始时AB均处于静止状态。现在A上施加一个竖直向上的恒力F,使A由静止开始向上做加速直线运动,当B刚要离开地面时,A的速度恰好达到最大,在此过程中,下列说法正确的是AA的最大加速度为2gBA的最大速度为C.恒力F的大小为mgD.恒力在此过程中做的功为72019·广东省普通高中学业水平考试)如图所示,木块M被水平力F压在竖直墙壁上,保持静止状态。关于物体受到墙壁的静摩擦力,下列说法正确的是A.因为木块静止,所以静摩擦力为零B.因为木块有下滑的趋势,所以静摩擦力的方向竖直向下C.如果增大F,静摩擦力将增大D.如果增大F,静摩擦力仍保持不变8.如图所示,质量均为M的物块AB叠放在光滑水平桌面上,质量为m的物块C用跨过轻质光滑定滑轮的轻绳与B连接,且轻绳与桌面平行,AB之间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是A.物块A运动的最大加速度为B.要使物块AB发生相对滑动,应满足关系C.若物块AB未发生相对滑动,物块A受到的摩擦力为D.轻绳对定滑轮的作用力为92019·新课标全国卷)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中A.水平拉力的大小可能保持不变BM所受细绳的拉力大小一定一直增加CM所受斜面的摩擦力大小一定一直增加DM所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加102016·江苏卷)一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力作用下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数为A40 m/N   B40 N/m   C200 m/N   D200 N/m112014·广东卷)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点MN处受力的方向,下列说法正确的是AM处受到的支持力竖直向上BN处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿MN方向DN处受到的静摩擦力沿水平方向122012·海南下列关于摩擦力的说法,正确的是A.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速B.作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速C.作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速D.作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速1C【解析】A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,方向竖直向下,不是垂直接触面向下,故A错误;B.书本对桌面的压力是由于书本发生弹性形变而产生的,故B错误;C.摩擦力的方向总是与物体间相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)相反,因此静摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以与物体运动方向相反,故C正确;D.滑动摩擦力方向一定与物体的相对运动方向相反,不一定与物体的运动方向相反,故D错误;故选C2D【解析】A. 用力按压桌面,桌面向下发生微小的凹陷,故A错误。BC. 桌面不会发生明显凹陷,则N镜不会明显向右倾斜,M镜不会明显向左倾斜,故BC错误。D. 在两镜之间用力F下按压桌面,MN将向中间略微倾斜,光束的入射角减小,由光的反射定律可知,反射角减小会加倍,则光点位置明显变化,故D正确。3C【解析】将起始状态的两木块作为整体受力分析,求出起始状态时下方弹簧的弹力.待上面木块离开弹簧时,对下面木块受力分析,求出终了状态时下方弹簧的弹力.根据胡克定律求出两状态下弹簧的形变量,然后据几何关系求这个过程中下面木块移动的距离.将起始状态的两木块作为整体受力分析,可得下方弹簧的弹力,则起始时,下方弹簧的压缩量.待上面木块离开弹簧时,上方弹簧弹力为零,对下面木块受力分析,可得下方弹簧的弹力,则终了时,下方弹簧的压缩量.由几何关系得这个过程中下面木块移动的距离.故C项正确,ABD三项错误.4C【解析】物体处于平衡状态时,对竖直悬线或对水平支持面的压力的大小才等于重力,其余的状态下,可以不等于重力,故A正确;质量一定的物体,其重心位置不仅与形状有关,还与质量分布情况有关,故B正确;重力加速度的大小与纬度以及海拔的高度都有关,在赤道上,不同的海拔高度上的重力加速度不一定相等,故C错误;某地的重力加速度是,则此地做自由落体运动的加速度等于,所以物体速度毎秒增加,故D正确。5C【解析】球拍击羽毛球的力与羽毛球撞击球拍的力为作用力与反作用力,所以大小相等,方向相反,故AD错误;力的作用是同时产生的,故B错误;由弹力的产生可知,羽毛球撞击球拍的力是由羽毛球发生形变引起的,故C正确。6AD【解析】B刚好离开地面时,即弹簧的弹力等于B的重力mg,此时A的速度最大,对A受力分析可知,F=2mg,当弹簧处于压缩且处于平衡时,A的合外力为F,加速度为2g,故A正确,C错误;开始到A到达最大速度过程应用动能定理有:,其中xA运动的位移,即为,解得:,故B错误;恒力做功为,故D正确。7D【解析】对物体受力分析,受推力、重力,受墙壁对其垂直向外的支持力,由于物体保持静止,处于平衡状态,合力为零,故有竖直向上的静摩擦力,根据平衡条件有,即静摩擦力与重力平衡,与推力无关,故选项D正确,ABC错误。8AC【解析】A受到的最大合外力为μMg,则A的最大加速度:a=μMg/M=μg,故A正确;当A的加速度恰好为μg时,AB发生相对滑动,以ABC系统为研究对象,由牛顿第二定律得:mg=(M+M+m)μg,解得:m=,要使物块AB之间发生相对滑动,物块C的质量至少为,故B错误;若物块AB未发生相对滑动,ABC三者加速度的大小相等,由牛顿第二定律得:mg=(2M+m)a,对Af=Ma,解得:f=,故C正确;C要向下做加速运动,C处于失重状态,绳子的拉力:T<mg,轻绳对定滑轮的作用力:N==T<,故D错误。9BD【解析】如图所示,以物块N为研究对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F逐渐增大,绳子拉力T逐渐增大;             M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力f也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上,则随着绳子拉力T的增加,摩擦力f可能先减小后增加。故本题选BD10D【解析】由题意知,弹簧的弹力为4 N时,弹簧伸长2 cm,根据胡克定律F=kx,代入数据可得弹簧的劲度系数k=200 N/m,所以ABC错误,D正确。11A【解析】M处支持力方向与支持面(地面)垂直,即竖直向上,选项A正确;N处支持力与支持面(原木接触面)垂直,即垂直MN向上,故选项B错误;摩擦力与接触面平行,故选项CD错误。12CD【解析】作用在物体上的滑动摩擦力方向,若与物体的运动方向相同时,能使物体加速,比如物体轻轻放在水平匀速传动的传送带上时物体受到滑动摩擦力而加速,故A错误;当静摩擦力与物体的运动方向相反时,物体可能做减速运动,故B错误;当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相同时,物体可能做加速运动;当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相反时,物体可能做减速运动,故C正确;当静摩擦力方向与物体的运动方向相同时,物体可能做加速运动;当静摩擦力方向与物体的运动方向相反时,物体可能做减速运动,故D正确。   

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