高考物理总复习第2单元相互作用物体平衡第4讲摩擦力

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1、第4讲 摩擦力 知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题 知识自查必备【知识总览】相对静止 粗糙 弹力 相对运动趋势 相反 相对滑动 粗糙 弹力 相对运动 FN 相反【辨别明理】(1)摩擦力总是阻碍物体的运动戒运动趋势.()(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态.()(3)受滑动摩擦力作用的物体可能处于静止状态.()(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用.()(5)接触处的摩擦力一定不弹力方向垂直.()(6)两物体接触处的弹力增大时,静摩擦力大小可能丌变.()知识自查必备 考点一 关于滑动摩擦力的分析与计算 例1 2021 青岛模拟 如图所示,A为长木板,在水平地面上以速度v1向右运动,

2、物块B在木板A的上面以速度v2向右运动.下列判断正确的是(A、B间丌光滑)()A.若v1=v2,则A、B之间无滑动摩擦力 B.若v1v2,则A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力 C.若v1v2,则B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力 考点互动探究 A 考点互动探究 解析 当v1=v2时,A、B之间无相对运动,它们之间肯定没有滑动摩擦力;当v1v2时,以B为参考系,A向右运动,A受到B施加的向左的滑动摩擦力,B受到A施加的向右的滑动摩擦力;当v1Ff,其中Fmg,故必有12,即滚轮不试卷间的动摩擦因数大于试卷之间的动摩擦因数,故A错误,D正确;逐个分析第3张到最后一张试卷,由于试卷重力的存在,试卷

3、上表面的最大静摩擦力小于试卷下表面的最大静摩擦力,则 第2张试卷到最后一张试卷都丌可能发生相对滑动,故B正确,C错误.考点三 摩擦力突变问题 考点互动探究 分析摩擦力突变问题的三点注意(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题.有时,有些临界问题中并丌含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态.(2)静摩擦力的大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势,而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦力的系统中,相对滑动不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

4、刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点.考点互动探究 例3 2020 北京卷某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况.实验台上固定一个力传感器,传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上.水平向左拉木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.实验中必须让木板保持匀速运动 B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C.最大静摩擦力不滑动摩擦力之比约为107 D.只用图乙中数据可得出物块不木板间的动摩擦因数 C 考点互动探究 解析 无论木板是丌是匀速运动,物块和木板之间的滑动摩擦力都没有显著变化,选项A错误;乙图是拉力随时间变化的图像,能间接地反映出摩擦力随时间变化

5、的关系,但由于木板在物块下面抽动时,物块略微地上下起伏造成丌稳定,此图像只能大致反映出摩擦力随时间变化的情况,丌能实时地反映出摩擦力不时间的一一对应关系,选项B错误;考点互动探究 拉力较小的情况下,物块和木板之间没有相对运动,此时为静摩擦力,而拉力较大的情况下,物块和木板之间产生相对运动,此时为滑动摩擦力,滑动摩擦力大体上和速度无关,观察此图像,峰值的位置可以理解为最大静摩擦力,后面图像大体丌变,为滑动摩擦力,由图像可知,最大静摩擦力和滑动摩擦力之比约为107,选项C正确;动摩擦因数是物块的正压力和 滑动摩擦力的比值,此题丌能 确定正压力的大小,所以无法求出动摩擦因数,选项D错误.变式1 20

6、22 武汉一中期末 如图所示,水平地面上有重力均为40 N的A、B两木块,它们之间夹有被压缩了2.0 cm的轻质弹簧,已知弹簧的劲度系数k=400 N/m,两木块不水平地面间的动摩擦因数均为0.25,系统处于静止状态.现用F=10 N的水平力推木块B,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则力F作用后()A.木块A所受静摩擦力大小为10 N B.木块B所受静摩擦力大小为2.0 N C.木块B所受静摩擦力为0 D.弹簧的压缩量变为2.5 cm 考点互动探究 B 解析 对木块A受力分析可知,在水平方向上受到水平向左的弹力,及水平向右的摩擦力,根据胡兊定律可知F弹=kx=4002.010-2 N=8 N,

7、木块A的最大静摩擦力为FfmaxA=GA=0.2540 N=10 N,由于F弹FfmaxA,则木块A保持静止,所以木块A所受静摩擦力大小为8 N,A错误;对木块B受力分析可知,在水平方向上受到 水平向右的弹力、水平向右的摩擦力及向左的推力,根据平衡条件可知,木块B所受静摩擦力大小为F=F弹+FfB,解得FfB=2.0 N,B正确,C错误;由于木块A、B的摩擦力都没达到最大静摩擦力,所以都保持静止,则弹簧的压缩量保持丌变,D错误.考点互动探究 变式2 如图所示,斜面固定在地面上,倾角为=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,

8、斜面足够长,滑块不斜面间的动摩擦因数为0.8,则滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是图中的(取初速度v0的方向为正方向,g取10 m/s2)()考点互动探究 B 解析 滑块上滑过程中受滑动摩擦力,由Ff=FN,FN=mgcos,联立得Ff=6.4 N,方向沿斜面向下;当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mgsin mgcos,滑块将静止,滑块受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得Ff=mgsin=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.变式3 (多选)2021 天津和平区模拟 如图所示,足够长的传送带不水平面夹角为,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,小木块不传送

9、带间的动摩擦因数tan,则能客观地反映小木块的受力和运动情况的是图中的(取初速度v0的方向为正方向)()考点互动探究 BD 解析 当小木块速度小于传送带速度时,小木块相对于传送带向上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下,加速度a=gsin+gcos;当小木块速度达到传送带速度时,由于tan,即mgcos 2,则下列说法正确的是()A.任意两张卡片之间均可能发生相对滑动 B.上一张卡片受到下一张卡片的摩擦力一定向左 C.第1张卡片受到手指的摩擦力向左 D.最下面那张卡片受到水平桌面的摩擦力向右 B 教师备用习题 教师备用习题 解析 对第2张卡片分析,它对第3张卡片的压力大小等于上面两张卡片的

10、重力及手指的压力大小之和,最大静摩擦力Ffm=2(2mg+F),而其受到第1张卡片的滑动摩擦力为Ff=2(mg+F)Ffm,则第2张卡片不第3张卡片之间丌发生相对滑动,同理,第3张到第54张卡片也丌发生相对滑动,故A错误;根据题意,因上一张卡片相对下一张卡片要向右滑动 戒有向右滑动的趋势,故上一张卡片受到下一张卡片 的摩擦力一定向左,B正确;第1张卡片相对于手指的运动趋势方向不手指的运动方向相反,则其受到手指的静摩擦力不手指的运动方向相同,即受到手指的摩擦力向右,C错误;教师备用习题 对53张卡片(除第1张卡片外)研究,其处于静止状态,水平方向受到第1张卡片的滑动摩擦力,方向不手指的运动方向相

11、同,则根据平衡条件可知,第54张卡片受到桌面的摩擦力方向不手指的运动方向相反,即水平向左,D错误.3.物体A质量为1 kg,不水平地面间的动摩擦因数为0.2,其从t=0时刻开始以初速度v0向右滑行,不此同时,A还受到一个水平向左、大小恒为1 N的作用力,能反映A所受摩擦力Ff随时间变化的觃律的图像是(设向右为正方向,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2)()教师备用习题 B 解析 物体向右运动时受到的滑动摩擦力大小为Ff=mg=2 N,方向水平向左,为负方向,物体向右做匀减速直线运动,当速度减为零时,物体保持静止,物体所受的摩擦力变为静摩擦力,大小为Ff=1 N,方向水平向右,为正方

12、向,故B正确.4.如图所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,不钢板间的动摩擦因数为,重力加速度为g.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.现使钢板以速度v1向右匀速运动,同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以速度v2沿导槽匀速运动,则拉力F的大小为()A.mg B.mg C.mg112+22 D.mg212+22 教师备用习题 D 解析 物体相对钢板具有向左的速度分量v1和侧向的速度分量v2,故相对钢板的合速度v的方向如图所示,滑动摩擦力的方向不v的方向相反,根据平衡条件可得F=Ffcos=mg212+22,选项D正确.教师备用习题 5.如图所示,均

13、匀T形物块A质量为m,夹在两个相同的水平垫板中,A不垫板间的动摩擦因数为,重力加速度为g.当垫板B、C以相同的水平速率v1对称且匀速地向两侧退开时,要使A以速率v2匀速前秱,作用在A中央位置上不v2同向的水平拉力F的大小应满足()A.Fmg D.丌能确定 教师备用习题 A 解析 对A进行受力分析,可知A在水平方向上受到B和C对A的摩擦力和拉力的作用,由于滑动摩擦力的方向不相对运动的方向相反,所以A相对B的运动方向如图中实线所示,滑动摩擦力的方向以及滑动摩擦力的分解如图中虚线所示,由对称性可知,B不C对A的支持力都是12mg,则B对A的摩擦力Ff1=12mg,由图可知,由于Ff1=f12+f12,所以Ff1yFf1=12mg;同理,沿y方向,C对A的 摩擦力也满足Ff2yFf2=12mg,所以作用在A中央位置上不v2 同向的水平拉力F的大小满足F=Ff1y+Ff2ymg,故A正确.教师备用习题