高考物理一輪復習第二章相互作用第二節(jié)摩擦力學案

PAGEPAGE7第二節(jié)摩擦力一、靜摩擦力答案：接觸面粗糙接觸處有彈力相對運動趨勢0Ffm相反【基礎練1】(2020·浙江省選考模擬)體操運動員在平衡桿上進行靜態(tài)平衡訓練，如圖所示，則()A．平衡桿對人的力等于人對平衡桿的力B．平衡桿對人的摩擦力方向向左C．人對平衡桿的摩擦力方向向左D．人受到的支持力是因為腳底發(fā)生了形變解析：選A。平衡桿對人的力、人對平衡桿的力屬于相互作用力，所以A正確；人受到重力、平衡桿對人的支持力，處于平衡狀態(tài)，沒有受到摩擦力，所以B、C錯誤；人受到的支持力是平衡桿形變造成的，所以D錯誤。二、滑動摩擦力答案：μFN相反粗糙程度【基礎練2】(多選)(2020·廣東五華縣期末質(zhì)檢)如圖所示，物塊M在靜止的傳送帶上以速度v勻速下滑時，傳送帶突然啟動，方向如圖中箭頭所示，若傳送帶的速度大小也為v則傳送帶啟動后()A．M受到的摩擦力不變B．M靜止在傳送帶上C．M可能沿斜面向上運動D．M下滑的速度不變解析：選AD。由題意知，物塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，傳送帶啟動后物塊仍然受到的是滑動摩擦力，由Ff＝μmgcosθ可知，物塊M受到的摩擦力不變，A正確；由于物體受力情況沒有變化，所以物體運動狀態(tài)不變，物體仍沿傳送帶勻速下滑，B、C錯誤，D正確?？键c一靜摩擦力的有無及方向的判斷假設法思維程序如下：狀態(tài)法先判斷物體的狀態(tài)(即加速度的方向)，再利用牛頓第二定律(F＝ma)確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向牛頓第三定律法先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力的方向(2020·廬巢七校聯(lián)盟第三次聯(lián)考)智能化電動扶梯如圖所示，乘客站上扶梯，先緩慢加速，然后再勻速上升，則()A．乘客始終處于超重狀態(tài)B．加速階段乘客受到的摩擦力方向與v相同C．電梯對乘客的作用力始終豎直向上D．電梯勻速上升時，電梯對乘客的作用力豎直向上[解析]加速運動階段，乘客的加速度沿電梯斜向上，有豎直向上的分加速度，根據(jù)牛頓第二定律，電梯對他的支持力大于其重力，處于超重狀態(tài)；勻速運動階段，加速度為0，所以既不超重也不失重，故A錯誤；加速階段乘客加速度方向沿電梯斜向上，加速度有水平向右的分量，則受到的摩擦力方向水平向右，B錯誤；加速階段，乘客受到豎直向上的支持力和水平向右的摩擦力，則電梯對乘客的作用力斜向右上方；電梯勻速上升時，電梯對乘客只有向上的支持力，即電梯對乘客的作用力豎直向上，C錯誤，D正確。[答案]D【對點練1】某運動員以如圖所示的姿勢蹲在水平地面上，則該運動員()A．受到水平向前的摩擦力B．受到水平向后的摩擦力C．受到豎直向上的支持力D．所受支持力由腳底形變產(chǎn)生解析：選C。運動員在水平方向無運動的趨勢，則地面對人無摩擦力，A、B錯誤；運動員豎直方向受力平衡，受到地面豎直向上的支持力和豎直向下的重力，C正確；人所受支持力由地面的形變產(chǎn)生，D錯誤?？键c二摩擦力的分析與計算(2020·荊門市上學期調(diào)考)如圖所示，某中學新校區(qū)裝修時，工人用質(zhì)量為m的磨石對斜壁進行打磨，當對磨石施加方向豎直向上、大小為F的推力時，磨石恰好沿斜壁向上勻速運動，已知磨石與斜壁之間的動摩擦因數(shù)為μ，則磨石受到的摩擦力大小為()A．μ(F－mg)cosθ B．(F－mg)sinθC．(F－mg)cosθ D．μ(F－mg)[解析]磨石受重力、推力、斜壁的彈力及摩擦力而處于平衡狀態(tài)，由圖可知，F(xiàn)一定大于重力；先將重力與向上的推力合成后，將二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得在沿斜面方向有：f＝(F－mg)cosθ；在垂直于斜面方向上有：FN＝(F－mg)sinθ則f＝(F－mg)cosθ＝μ(F－mg)sinθ。[答案]C【對點練2】(2021·重慶高三一模)某活動小組利用如圖所示的裝置測定物塊A與桌面間的最大靜摩擦力，步驟如下：①按圖組裝好器材，使連接物塊A的細線與水平桌面平行；②緩慢向礦泉水瓶內(nèi)加水，直至物塊A恰好開始運動；③用天平測出礦泉水瓶及水的總質(zhì)量m；④用天平測出物塊A的質(zhì)量M。(1)該小組根據(jù)以上過程測得物塊A與桌面間的最大靜摩擦力；實驗中采用注水法的好處是：____________________________________。(當?shù)刂亓铀俣葹間)(2)若認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則物塊A與桌面間的動摩擦因數(shù)為________。答案：(1)可使物塊A所受拉力連續(xù)增加，使測量更加準確(2)eq\f(m,M)(2020·江蘇如皋中學模擬)如圖所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計時，小物塊在傳送帶上運動的v－t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1。則()A．t2時刻，小物塊到A處的距離達到最大B．t2時刻，小物塊相對傳送帶滑動的距離達到最大C．0～t2時間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左D．0～t3時間內(nèi)，小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用[解析]t1時刻小物塊向左運動到速度為零，到A處的距離達到最大，故A錯誤；t2時刻前小物塊相對傳送帶向左運動，之后相對靜止，故B正確；0～t2時間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向向右，故C錯誤；t2～t3時間內(nèi)小物塊不受摩擦力作用，故D錯誤。[答案]B【對點練3】(多選)(2020·黃岡市上學期期末)自動卸貨車始終靜止在水平地面上。車廂在液壓機的作用下改變與水平面間的傾角，用以卸下車廂中的貨物。當傾角增大到θ時，質(zhì)量為M的木箱A與裝在箱內(nèi)的質(zhì)量為m的物體B一起以共同的速度v沿車廂底勻速滑下，則下列說法正確的是()A．A受到的靜摩擦力方向沿斜面向上B．A受到的摩擦力為Mgsinθ，方向沿底面向上C．A受到車廂底面的滑動摩擦力大小為MgsinθD．A與車廂底面間的動摩擦因數(shù)μ＝tanθ解析：選BD。A受到車廂地面的摩擦力是滑動摩擦力，方向沿斜面向上，受到B的摩擦力是靜摩擦力，方向沿斜面向下，故A錯誤；對A受力分析，受重力、支持力、車廂底面的摩擦力和B的靜摩擦力，根據(jù)A勻速運動，受力平衡知，A受到的摩擦力大小為Mgsinθ，方向沿底面向上，故B正確；將A、B作為整體，勻速運動，受力平衡，所以A受到車廂底面的滑動摩擦力大小為(M＋m)gsinθ，故C錯誤；對于A、B整體，根據(jù)受力平衡：(M＋m)gsinθ＝μ(M＋m)gcosθ，所以μ＝tanθ，故D正確。考點三摩擦力的突變問題當物體的受力情況發(fā)生變化時，摩擦力的大小和方向往往會發(fā)生變化，有可能導致靜摩擦力和滑動摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化。常見的摩擦力突變模型如下。分類案例圖示“靜—靜”突變在水平力F作用下物體靜止于斜面上，F(xiàn)突然增大時物體仍靜止，則物體所受靜摩擦力的大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭薄办o—動”突變物體放在粗糙水平面上，作用在物體上的水平力F從零逐漸增大，當物體開始滑動時，物體受水平面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力“動—靜”突變滑塊以v0沖上斜面做減速運動，當?shù)竭_某位置時速度減為零而后靜止在斜面上，滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力“動—動”突變水平傳送帶的速度v1大于滑塊的速度v2，滑塊受滑動摩擦力方向水平向右，當傳送帶突然被卡住時，滑塊受到的滑動摩擦力方向“突變”為向左(多選)(2021·湖南省適應性考試?？?如圖，三個質(zhì)量均為1kg的物體A、B、C疊放在水平桌面上，B、C用不可伸長的輕繩跨過一光滑輕質(zhì)定滑輪連接，A與B之間、B與C之間的接觸面以及輕繩均與桌面平行，A與B之間、B與C之間以及C與桌面之間的動摩擦因數(shù)分別為0.4、0.2和0.1，重力加速度g取10m/s2，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。用力F沿水平方向拉物體C，以下說法正確的是()A．拉力F小于11N時，不能拉動CB．拉力F為17N時，輕繩的拉力為4NC．要使A、B保持相對靜止，拉力F不能超過23ND．A的加速度將隨拉力F的增大而增大[解析]當C物體即將運動時，C物體水平方向受桌面給C的向右的摩擦力f桌，繩子向右的拉力T，B給C向右的摩擦力fBC，其中f桌＝0.1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB＋mC))g＝3N，fBC＝0.2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))g＝4N，當即將滑動時應有F＝f桌＋fBC＋T，T＝fBC＝4N，可解得F＝11N，故A正確；因此B和C的加速度大小相等，在A和B即將發(fā)生相對滑動時，對A受力分析可得fAB＝0.4mAg＝mAa對AB整體受力分析可得T1－fBC＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))a對C物體受力分析可得F－T1－fBC－f桌＝mCa聯(lián)立解得F＝23N說明A和B發(fā)生相對滑動的臨界力大小為F＝23N，故C正確；當F＝17N時，沒有發(fā)生相對滑動，此時對AB整體T2－fBC＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))a1，對C物體受力分析F－T2－fBC－f桌＝mCa1，聯(lián)立解得T2＝8N，故B錯誤；當拉力增大，A和B發(fā)生相對滑動時，則A物體受到滑動摩擦力，加速度為a＝0.4g＝4m/s2，加速度不變，D錯誤。[答案]AC【對點練4】(多選)物體M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用處于靜止狀態(tài)，如圖所示，如果將外力F撤去，則物體()A．會沿斜面下滑 B．摩擦力方向一定變化C．摩擦力變大 D．摩擦力變小解析：選BD。有F時，靜摩擦力與F和mgsinθ的合力大小相等方向相反，無F時，靜摩擦力與mgsinθ大小相等方向相反，故B、D正確。【對點練5】(多選)(2020·原創(chuàng)經(jīng)典)傳送帶與水平面夾角為37°，傳送帶以6m/s的速率沿順時針方向轉(zhuǎn)動，如圖所示。今在傳送帶上端A處無初速度地放上一個質(zhì)量為m＝2kg的小物塊，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.75，若傳送帶足夠長，g取10m/s2，則()A．滑塊剛放上傳送帶時，摩擦力沿傳送帶向上B．滑塊下滑1.5m將與傳送帶共速C．共速后摩擦力的方向?qū)l(fā)生突變D．共速后摩擦力的大小將發(fā)生突變解析：選BC。物體剛放上傳送帶時，相對傳送帶速度較慢，傳送帶對物體的摩擦力為動力，方向沿斜面向下，A錯誤；用正交分解法可得F合＝μmgcosθ＋mgsinθ，a＝eq\f(F合,