(新高考)高考物理一轮复习课件第2章 第2讲 摩擦力的综合分析(含解析)

第二章相互作用第2讲摩擦力的综合分析1.会判断摩擦力的方向及有无，会计算摩擦力的大小.2.知道摩擦力的突变，会分析突变后摩擦力的方向及大小.【目标要求】课时精练内容索引NEIRONGSUOYIN考点一摩擦力的综合分析与计算考点二摩擦力的突变考点一摩擦力的综合分析与计算011.静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向.(2)牛顿第三定律法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另一物体受到的静摩擦力方向.(3)假设法2.静摩擦力大小的分析与计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小.(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则Ffma.若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求静摩擦力.3.滑动摩擦力大小的分析与计算滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，应用此公式时要注意以下两点：(1)为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力.(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关.例1如图1所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿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、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力D.甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F相同考向1状态法判断摩擦力的有无及方向图图1例2(2019陕西汉中市下学期模拟)如图2所示，A、B两物块叠放在一起，B受到一水平向左的作用力F，A、B在粗糙的水平地面上保持相对静止地向右做直线运动，在向右运动的过程中，下列关于A、B所受到的摩擦力的说法正确的是A.A受到水平向右的摩擦力B.A可能不受摩擦力作用C.B受到地面水平向左的摩擦力D.B可能不受地面的摩擦力作用图图2解析先对整体受力分析，根据相对地面的运动方向可知地面对B的摩擦力方向水平向左；根据合外力方向判断整体的加速度方向水平向左，隔离A受力分析可知B对A的摩擦力方向水平向左，故选C.例3(2019江西东湖南昌二中期末)如图3所示，质量为m10kg的物体放在水平传送带C上，与传送带间的动摩擦因数为10.4.由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动(图为俯视图，导槽与传送带间有空隙).现传送带以v18m/s的速度向右匀速运动，同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以v26m/s的速度沿导槽匀速运动，g取10m/s2，求拉力F大小.考向2摩擦力的综合分析图图3答案24N解析物体有相对于传送带水平向左的速度v1和沿导槽的速度v2，故物体相对于传送带的速度如图所示，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，所以有：FFfcosmgcos0.410100.6N24N.1.(摩擦力有无及方向的判断)(多选)如图4甲、乙所示，倾角为的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量m的物块，M和m相对静止一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是A.图甲中物块m受到摩擦力B.图乙中物块m受到摩擦力C.图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D.图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力跟进训练123图图4解析对题图甲：设物块m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误.对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于物块m匀速下滑，物块m受力平衡，若物块m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，则重力、支持力不可能平衡，假设不成立，由受力分析知：物块m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确.1232.(摩擦力的分析与计算)(2020四川泸县第四中学高三开学考试)木块A、B的重力分别为50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的水平轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动.现用F1N的水平拉力作用在木块B上，如图5所示，力F作用后(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)A.木块A所受摩擦力大小是12.5NB.木块A所受摩擦力大小是11.5NC.木块B所受摩擦力大小是9ND.木块B所受摩擦力大小是7N123图图5解析由于弹簧被压缩了x2cm，故弹簧的弹力F弹kx400N/m0.02m8N，弹簧对123木块A的力是向左的，大小为8N，而A静止，A所受最大静摩擦力为FfmA50N0.2512.5NF弹，则A静止，A受到的摩擦力与F弹等大反向，FfAF弹8N，故A受到的摩擦力为8N，方向水平向右，选项A、B均错误；B所受最大静摩擦力FfmB60N0.2515N，它受向右的8N的弹簧弹力，还有向右的F1N的拉力，故两力的合力大小为9N，方向水平向右，也小于其最大静摩擦力，B也处于静止状态，受力平衡，故它受到的摩擦力等于弹簧对它的弹力和拉力的合力9N，方向水平向左，选项C正确，D错误.3.(滑动摩擦力的计算)(2019云南民族中学高三月考)如图6，位于水平桌面上的物块P，由跨过轻质定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到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为，两物块的质量都是m，不计滑轮的摩擦，重力加速度为g，若用一水平向右的力F拉P使其做匀速运动，则F的大小为A.4mgB.3mgC.2mgD.mg123图图6解析对Q物块，设跨过定滑轮的轻绳拉力为FT，木块Q与P间的滑动摩擦力Ffmg，根据共点力平衡条件有FTFf，则得：FTmg；对木块P受力分析，P水平方向受到拉力F，Q对P向左的摩擦力Ff，地面对P向左的摩擦力Ff，根据共点力平衡条件，有FFfFfFT，地面对P物体向左的摩擦力：Ff2mg，联立解得：F4mg，故选A.123考点二摩擦力的突变021.题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着摩擦力突变的临界问题.题意中某个物理量在变化过程中发生突变，可能导致摩擦力突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态.2.存在静摩擦力的情景中，相对滑动与相对静止的临界条件是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、方向和运动性质改变的分界点.例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7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)，整个装置处于静考向1“静动”突变图图7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50s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)解析t0时刻，力传感器显示拉力为2N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2N，由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2N，A选项正确；t50s时静摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5N，同时小车启动，说明沙子与沙桶总重力等于3.5N，此时摩擦力突变为滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为3N，B、C选项正确；此后由于沙子和沙桶总重力3.5N大于滑动摩擦力3N，故50s后小车将做匀加速运动，D选项错误.例5如图8所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin370.6，cos370.8).质量为1kg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随时间变化的图象是右图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10m/s2)考向2“动静”突变图图8解析滑块上升过程中受滑动摩擦力，FfFN，FNmgcos，联立得Ff6.4N，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinmgcos，滑块静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ffmgsin，代入数据可得Ff6N，方向沿斜面向上，故选项B正确.4.(“静静”突变)(2020福建三明市质检)如图9所示，质量为10kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5N时，物体A与小车均处于静止状态.若小车以1m/s2的加速度向右运动，则(g10m/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45跟进训练6图图9解析由题意得，物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm5N，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456ma10N，可知此时小车对物体A的摩擦力为5N，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；弹簧长度不变，物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误.5.(“动动”突变)(2020山东潍坊市质检)如图10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，则下面四个图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是456图图10解析小木块从静止开始运动，相对传送带斜向上运动，则所受滑动摩擦力方向沿传送带向下，木块做匀加速直线运动；当木块速度与传送带速度相等时，由于tan，木456块继续加速，则木块相对传送带斜向下运动，滑动摩擦力方向沿传送带向上，可知木块继续做匀加速直线运动，但加速度变小，所以D正确.6.(“动动”突变、“动静”突变)如图11所示，质量为1kg的物体紧贴足够高的竖直墙面且处于静止状态，与墙间的动摩擦因数为0.5，t0时刻施加F110N的向左的力，同时释放物体.t2s时力增大到F230N，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取竖直向上为正方向，画出06s内物体所受摩擦力与时间的关系图象.(g10m/s2)456图图11答案见解析图解析02s，FfF1mg，故为滑动摩擦力，Ff15N，由mgFf1ma1，mgFf2ma2，Ff2F2，解得a2a1，故物体在t4s时停止运动；24s内为滑动摩擦力Ff2F215N,4s以后物体静止，Ff3mg10N.06s内物体所受摩擦力与时间的关系图象如图所示.456课时精练031.(2019天津市耀华中学高三月考)大小相等的力F按如图所示的四种方式作用在相同的物体上，使物体能沿不同粗糙程度的水平面匀速运动，则物体与水平面间的摩擦力最大的是123456789 10 11 12双基巩固练13 14解析四种情况下物体均处于平衡状态，即合力为0，A图中摩擦力等于拉力F；B图中将力F沿着水平和竖直方向正交分解，则摩擦力FfFcos30；C图中将力F沿着水平和竖直方向正交分解，则摩擦力FfFcos30；D图中将力F沿着水平和竖直方向正交分解，则摩擦力FfFcos60，则可知A图中摩擦力最大，故A正确，B、C、D错误.123456789 10 11 12 13 142.如图1所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力A.方向向左，大小不变B.方向向左，逐渐减小C.方向向右，大小不变D.方向向右，逐渐减小解析对A、B整体受力分析如图所示，滑动摩擦力Ff使整体产生加速度a，ag不变(为A与水平面间的动摩擦因数)，对B受力分析知，B所受静摩擦力Ff静mBamBg，大小不变，方向向左，故A对，B、C、D错.123456789 10 11 12图图113 143.(2020山东日照市高三月考)长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如图2甲所