（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 第2節(jié) 摩擦力講義（含解析）

（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 第2節(jié) 摩擦力講義（含解析）(1)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。(×)(2)受靜摩擦力作用的物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)。(×)(3)受滑動(dòng)摩擦力作用的物體，可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。()(4)接觸處有摩擦力作用時(shí)一定有彈力作用。()(5)接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直。()(6)兩物體接觸處的彈力越大，滑動(dòng)摩擦力越大。(×)(7)兩物體接觸處的彈力增大時(shí)，接觸面間的靜摩擦力大小可能不變。()突破點(diǎn)(一)靜摩擦力的有無(wú)及方向判斷題點(diǎn)全練1.多選(2018·長(zhǎng)春期末)如圖所示，三個(gè)相同的長(zhǎng)方形物體A、B、C疊放在水平面上。水平向右的恒力F作用在B上，三個(gè)物體靜止。下列說(shuō)法中正確的是()AB對(duì)A的摩擦力水平向左，大小為FBB對(duì)C的摩擦力水平向左，大小為FCC對(duì)B的摩擦力水平向左，大小為FD地面對(duì)C的摩擦力水平向左，大小為F解析：選CD對(duì)A受力分析，物體A處于平衡狀態(tài)，只受重力和支持力，不受到摩擦力作用，若存在摩擦力，則出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；對(duì)AB整體受力分析，水平方向受拉力和向左的摩擦力，根據(jù)平衡條件，C對(duì)B的摩擦力水平向左，大小為F；根據(jù)牛頓第三定律可知，B對(duì)C的摩擦力大小為F，方向水平向右，故B錯(cuò)誤，C正確；對(duì)ABC整體受力分析，整體受到重力、地面的支持力、向右的拉力F、地面對(duì)C的靜摩擦力，由共點(diǎn)力平衡可知，地面對(duì)C的摩擦力水平向左，大小為F，故D正確。2如圖甲、乙所示，物體P、Q在力F作用下一起以相同速度沿力F方向勻速運(yùn)動(dòng)，乙圖中斜面體固定不動(dòng)。關(guān)于物體P所受的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是()A甲、乙兩圖中物體P均受摩擦力，且方向均與F相同B甲、乙兩圖中物體P均受摩擦力，且方向均與F相反C甲、乙兩圖中物體P均不受摩擦力D甲圖中物體P不受摩擦力，乙圖中物體P受摩擦力，方向和F方向相同解析：選D甲圖：P做勻速直線運(yùn)動(dòng)，P沒(méi)有相對(duì)于Q的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故P不受摩擦力；乙圖：P也處于平衡狀態(tài)，但P的重力使P有沿斜面下滑的趨勢(shì)，則Q對(duì)P有向上的靜摩擦力，故P受與F方向相同的摩擦力。故D正確。3多選(2018·南京模擬)如圖所示，A、B、C三個(gè)物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)也相同。三個(gè)物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示。則下列說(shuō)法正確的是()AA物體受到的摩擦力方向向右B三個(gè)物體中只有A物體受到的摩擦力是零CB、C受到的摩擦力方向相同DB、C受到的摩擦力方向相反解析：選BCA物體與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，它們之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，即無(wú)摩擦力作用，A錯(cuò)誤；B、C兩物體雖運(yùn)動(dòng)方向不同，但都處于平衡狀態(tài)，由沿傳送帶方向所受合力為零可知，B、C兩物體均受沿傳送帶方向向上的摩擦力作用，故B、C正確，D錯(cuò)誤。題后悟通判斷靜摩擦力的有無(wú)及方向的三種方法(1)假設(shè)法利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：(2)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)法此法關(guān)鍵是先確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(如平衡或求出加速度)，再利用平衡條件或牛頓第二定律(Fma)確定靜摩擦力的方向。(3)牛頓第三定律法“力是物體間的相互作用”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的方向。突破點(diǎn)(二)摩擦力大小的計(jì)算1滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算方法：可用公式fN計(jì)算，注意對(duì)物體間相互擠壓的彈力N的分析，N并不總是等于物體的重力，它與研究對(duì)象受到的垂直接觸面方向的力密切相關(guān)，也與研究對(duì)象在該方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。2靜摩擦力的計(jì)算方法(1)最大靜摩擦力fmax的計(jì)算：最大靜摩擦力fmax只在剛好要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)這一特定狀態(tài)下才表現(xiàn)出來(lái)，比滑動(dòng)摩擦力稍大些，通常認(rèn)為二者相等，即fmaxN。(2)一般靜摩擦力的計(jì)算物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))，利用力的平衡條件來(lái)計(jì)算其大小。物體有加速度時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行分析。例如，水平勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上物塊靠靜摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度，若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則F合ma，先求合力再求靜摩擦力。典例(2018·衡水檢測(cè))如圖所示：質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上滑行，長(zhǎng)木板與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為1，木塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為2，若長(zhǎng)木板仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則長(zhǎng)木板受地面摩擦力大小一定為()A1(mM)gB2mgC1mg D2mg1Mg審題指導(dǎo)物體m相對(duì)M向右滑動(dòng)，受到向左的滑動(dòng)摩擦力；力的作用是相互的，故m對(duì)M有向右的滑動(dòng)摩擦力，故M有向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，受到向左的靜摩擦力。解析物體m相對(duì)M向右滑動(dòng)，受到向左的滑動(dòng)摩擦力，大小為：F12FN2mg；力的作用是相互的，故木塊對(duì)長(zhǎng)木板有向右的滑動(dòng)摩擦力，故長(zhǎng)木板有向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，受到地面對(duì)其向左的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，有F2F1，因而F22mg。本題中木板受地面的靜摩擦力，故不能用F1(mM)g求摩擦力，故只有B正確。答案B易錯(cuò)提醒計(jì)算摩擦力時(shí)的三點(diǎn)注意(1)首先分清摩擦力的性質(zhì)，因?yàn)橹挥谢瑒?dòng)摩擦力才能利用公式計(jì)算，靜摩擦力通常只能用平衡條件或牛頓定律來(lái)求解。(2)公式FFN中FN為兩接觸面間的正壓力，與物體的重力沒(méi)有必然聯(lián)系，不一定等于物體的重力。(3)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體速度的大小無(wú)關(guān)，與接觸面積的大小也無(wú)關(guān)。集訓(xùn)沖關(guān)1.(2018·揚(yáng)州六校聯(lián)考)如圖所示，兩塊相同的木塊被豎直的木板夾住保持靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)每一木塊的質(zhì)量為m，則兩木塊間的摩擦力大小為()A0 B0.5mgCmg D2mg解析：選A設(shè)每一木塊的重力為G，一側(cè)木板對(duì)木塊的摩擦力大小為f1，兩塊木塊之間的摩擦力大小為f2。根據(jù)平衡條件得，對(duì)整體，有：2f12G，得f1G。對(duì)A木塊，有：f1f2G，解得f20。即兩木塊間摩擦力為零，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2.多選(2019·如東月考)如圖所示，一質(zhì)量為m的木塊靠在豎直粗糙的墻壁上，木塊與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，且受到水平力F的作用。下列說(shuō)法正確的是()A若木塊靜止，則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg，方向豎直向上B若木塊靜止，當(dāng)F增大時(shí)，木塊受到的靜摩擦力隨之增大C若木塊沿墻壁向下運(yùn)動(dòng)，則墻壁對(duì)木塊的摩擦力大小為FD若開(kāi)始時(shí)木塊靜止，瞬間將F撤去，此后木塊將做自由落體運(yùn)動(dòng)解析：選ACD若木塊靜止，則豎直方向上的靜摩擦力與重力大小相等，方向相反，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；木塊沿墻壁向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到向上的滑動(dòng)摩擦力作用，滑動(dòng)摩擦力等于動(dòng)摩擦因數(shù)與正壓力的乘積，這里正壓力等于F，故C項(xiàng)正確；依據(jù)受力分析，撤去F后，木塊只受重力作用，故D正確。突破點(diǎn)(三)摩擦力的三類突變物體在摩擦力和其他力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時(shí)，物體雖然仍保持相對(duì)靜止，但物體所受的靜摩擦力將發(fā)生突變。例1多選(2019·啟東模擬)如圖所示，放在水平桌面上的木塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，所掛的砝碼和托盤(pán)的總質(zhì)量為0.6 kg，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為2 N，滑輪摩擦不計(jì)。若輕輕取走盤(pán)中的部分砝碼，使總質(zhì)量減少到0.3 kg時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)的情況是(g取10 m/s2)()A彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)將變小BA仍靜止不動(dòng)CA對(duì)桌面的摩擦力變小DA所受的摩擦力變大解析取砝碼前，繩中拉力T6 N，要使A靜止，則fFT，即此時(shí)摩擦力大小為f4 N，A與桌面間的最大靜摩擦力大于等于4 N；取走砝碼后，繩中拉力T3 N，假設(shè)A仍靜止在原處，則fFT，需要的摩擦力大小為f1 N，故能靜止在原處，彈簧的長(zhǎng)度不變，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不變；A所受的摩擦力由4 N變?yōu)? N。答案BC物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時(shí)，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動(dòng)摩擦力。例2(2019·溫州九校聯(lián)考)長(zhǎng)直木板的上表面的一端放有一鐵塊，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng)(即木板與水平面的夾角變大)，另一端不動(dòng)，如圖所示。則鐵塊受到的摩擦力Ff隨角度的變化圖像可能正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)()解析使鐵塊沿著斜面下滑的力是Fmgsin ，對(duì)于一個(gè)確定的角度，最大靜摩擦力是Ffmmgcos 。如果FFfm，那么鐵塊所受的是靜摩擦力，由平衡條件得知，摩擦力FfFmgsin ，當(dāng)逐漸變大，會(huì)出現(xiàn)FFfm，這樣，出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦，摩擦力Ffmgcos ，在階段1即靜摩擦階段，F(xiàn)fFmgsin ，sin 隨變大而變大，當(dāng)F增大到等于Ffm后，就進(jìn)入第2階段即動(dòng)摩擦階段，F(xiàn)fmgcos ，余弦函數(shù)隨變大而變小，由題，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，兩階段在銜接處沒(méi)有數(shù)值突變，故C正確。答案C在摩擦力和其他力作用下，做減速運(yùn)動(dòng)的物體突然停止滑行時(shí)，物體將不再受滑動(dòng)摩擦力作用，滑動(dòng)摩擦力可能“突變”為靜摩擦力。例3如圖所示，質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，從t0開(kāi)始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F1 N的作用，取g10 m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖像是(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)()解析從t0開(kāi)始以初速度v0沿水平地面向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，受到的滑動(dòng)摩擦力大小為Ffmg0.2×1×10 N2 N，方向向左，為負(fù)值。當(dāng)物體的速度減到零時(shí)，物體所受的最大靜摩擦力為Ffmmg2 N1 N，則FFfm，所以物體不能被拉動(dòng)而處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到靜摩擦力作用，其大小為FfF1 N，方向向右，為正值，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知，A圖像正確。答案A摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向的三類關(guān)系摩擦力的方向與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，但與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向可能相同、可能相反、也可能不共線。(一)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同1.多選(2019·濉溪月考)如圖所示，皮帶運(yùn)輸機(jī)正在把貨物從低處勻速運(yùn)往高處，運(yùn)送過(guò)程中貨物與傳送帶保持相對(duì)靜止。下列說(shuō)法正確的是()A貨物具有相對(duì)傳送帶向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)B貨物具有相對(duì)傳送帶向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)C貨物受傳送帶的摩擦力沿傳送帶向上D傳送帶沒(méi)有給貨物摩擦力作用解析：選BC若貨物和傳送帶間沒(méi)有摩擦力，則貨物將向下滑動(dòng)，故貨物相對(duì)傳送帶有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故A錯(cuò)誤，B正確；摩擦力的方向總是與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，所以摩擦力沿傳送帶向上，故C正確，D錯(cuò)誤。(二)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反2.如圖所示，重為100 N的物體在水平面上向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，與此同時(shí)物體受到一個(gè)水平向左的力F20 N，那么物體受到的合力為()A0B40 N，水平向左C20 N，水平向右 D20 N，水平向左解析：選B物體在水平地面上向右運(yùn)動(dòng)，豎直方向受重力、支持力，水平方向受水平向左的拉力、水平向左的摩擦力，水平向左的拉力F20 N，摩擦力fFN0.2×100 N20 N，所以合力大小為F合(2020)N40 N，方向水平向左，B正確。(三)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向不共線3.多選(2018·如東聯(lián)考)如圖，重為8 N的物塊靜止在傾角為30°的斜面上，若用平行于斜面且沿水平方向、大小為3 N的力F推物塊時(shí)，物塊剛好被推動(dòng)?，F(xiàn)施加平行于斜面的力F0推物塊，使物塊在斜面上做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)斜面體與水平地面間的摩擦力大小為f0。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，斜面體始終保持靜止。則()AF0可能為0.5 N BF0可能為5 NCf0可能為3 N Df0可能為9 N解析：選BC對(duì)物塊受力分析，受推力F、重力G、支持力N和摩擦力f，將重力按照作用效果分解為沿斜面向下的分力F1mgsin 4 N和垂直斜面向下的分力F2mgcos 4 N；在與斜面平行的平面內(nèi)，如圖，有f N5 N，當(dāng)施加平行于斜面的力F0推物塊時(shí)，在斜面上，相當(dāng)于物塊受到F0、F1(4 N)、f(5 N)三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，由三力平衡的特點(diǎn)可知，選項(xiàng)B、C正確。