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高中物理必修一素養提升學案
第三章 相互作用
專題強化一　摩擦力的進一步分析
【專題解讀】
一　對摩擦力的理解
1.對摩擦力的理解
(1)摩擦力是指發生在兩個相互接觸的物體之間的阻礙兩個物體間的相對運動或相對運動趨勢的力。
(2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，運動的物體可能受到靜摩擦力的作用。例如：在傾斜傳送帶上隨傳送帶勻速傳送的物體受到的摩擦力是靜摩擦力。
(3)受滑動摩擦力作用的物體不一定是運動的，靜止的物體可能受到滑動摩擦力的作用。例如：擦黑板時，靜止的黑板受到的摩擦力是滑動摩擦力。
(4)無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力，都可以是動力，也可以是阻力，如果物體受到的摩擦力的方向與該物體運動的方向相同，則摩擦力為動力，如果物體受到的摩擦力的方向與該物體運動的方向相反，則摩擦力為阻力。
2.摩擦力有無的判斷方法
(1)條件法：根據摩擦力產生的條件判斷。
(2)假設法：假設接觸面光滑，若物體原來的運動狀態改變，說明存在摩擦力；否則不存在摩擦力。
(3)狀態法：由物體所處的狀態分析，若物體靜止或做勻速直線運動，根據二力平衡的知識可判斷是否存在摩擦力。
二　摩擦力的突變問題
1.　“靜→靜”突變問題
物體在靜摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態，當其他力突然變化時，如果物體仍能保持靜止狀態，則物體受到的靜摩擦力的大小或方向發生“突變”。
2. “靜→動”突變問題
物體在靜摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態，則物體受到的靜摩擦力將“突變”為滑動摩擦力。
3. “動→靜”突變問題
在滑動摩擦力和其他力的作用下，做減速運動的物體突然停止滑行時，物體將不受摩擦力作用，或滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力。
【典例剖析】
例1 (多選)(2024·廣東佛山期末)如圖，P、Q兩物體均重10 N，各接觸面的動摩擦因數均為μ＝0.3，現在對物體Q施加一向右的水平拉力F＝4 N，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則(　　)
A.物體P與物體Q一起向右運動
B.物體P靜止不動，物體Q向右運動
C.地面對物體P施加水平向左大小為4 N的靜摩擦力
D.無論如何加大對物體Q的水平拉力F，物體P都不會向右運動
答案　BD
解析　設P、Q兩物體的重力均為G，由題意可得P受到地面的最大靜摩擦力Ff1＝μ·2G＝6 N，同理Q受到P的最大靜摩擦力為Ff2＝3 N，根據Ff1與Ff2的大小關系，結合向右的水平拉力F＝4 N可知，物體P靜止不動，物體Q向右運動，故A錯誤，B正確；對物體P作受力分析，其在水平方向上受到Q向右的摩擦力和地面向左的摩擦力，根據受力平衡可知地面對物體P施加的摩擦力Ff地P＝FfQP＝3 N，故C錯誤；由A、B項分析可得，由于Ff1＞Ff2，所以當加大對物體Q的水平拉力F時，物體P不會向右運動，故D正確。
例2 如圖所示，物塊放在水平桌面上，在水平方向上共受三個力作用，即F1、F2和摩擦力作用，物塊處于靜止狀態，其中F1＝8 N，F2＝4 N，若撤去F1，物塊仍靜止不動，則物塊受到的摩擦力為(　　)
A.8 N，方向向右 B.8 N，方向向左
C.4 N，方向向右 D.4 N，方向向左
答案　C
解析　物塊在水平方向共受到三個力F1、F2和摩擦力作用，物塊處于靜止狀態，合外力為零，可知此時摩擦力為Ff1＝F1－F2＝8 N－4 N＝4 N，且方向向左，最大靜摩擦力應大于等于4 N，當撤去F1，作用在物塊上的力F2＝4 N，小于等于最大靜摩擦力，物塊仍處于靜止狀態，則此時受到的靜摩擦力為Ff2＝F2＝4 N，方向與F2的方向相反，即為方向向右，故C正確。
例3 如圖甲所示，用水平力F將質量為0.4 kg的物塊壓在豎直墻壁上靜止不動，物塊與墻面間的動摩擦因數為0.4。若力F隨時間t變化的規律如圖乙所示，取g＝10 m/s2，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列圖像中，能正確反映物塊所受墻的摩擦力大小Ff隨時間t變化規律的是(　　)
答案　B
解析　t＝0時，物塊與墻壁間的最大靜摩擦力Ffmax＝μF＝0.4×20 N＝8 N，重力G＝mg＝0.4×10 N＝4 N，故開始時，物塊處于靜止狀態，受到靜摩擦力作用。當最大靜摩擦力等于重力時，mg＝μF′，得F′＝10 N，由題圖乙知對應時刻為2 s，所以0～2 s內，物塊受到的靜摩擦力大小為4 N；2～4 s內，物塊受到的滑動摩擦力Ff＝μF，隨F減小而逐漸減小，B正確。
例4 如圖所示，物體A的質量為1 kg，置于水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數μ＝0.2，從t＝0開始，物體以一定的初速度v0向右滑行的同時，受到一個水平向左、大小恒為F0＝1 N的作用力，則反映物體受到的摩擦力Ff隨時間變化的圖像正確的是(取向右為正方向，g取10 N/kg)(　　)
答案　C
解析　物體A向右滑動時，受到地面向左的滑動摩擦力，由Ff1＝μmg，得Ff1＝2 N；物體靜止后，因受到向左的拉力F0＝1 N【針對性訓練】
1.(對摩擦力的理解)(多選)關于摩擦力，有人總結了四條“不一定”，其中說法正確的是(　　)
A.摩擦力的方向不一定與物體的運動方向相同
B.靜摩擦力的方向不一定與運動方向共線
C.受靜摩擦力或滑動摩擦力的物體不一定靜止或運動
D.靜摩擦力一定是阻力，滑動摩擦力不一定是阻力
答案　ABC
解析　摩擦力的方向不一定與物體的運動方向相反，也可能與物體的運動方向相同，選項A正確；靜摩擦力的方向不一定與運動方向共線，也可能與運動方向成一定角度，例如用手豎直握住瓶子，讓瓶子水平移動，選項B正確；運動的物體和靜止的物體都可能受到靜摩擦力或滑動摩擦力的作用，例如貨物在傾斜傳送帶上向高處運動時，貨物受靜摩擦力但不靜止；正在滑軌上滑行的物體，滑軌受到滑動摩擦力，而滑軌是靜止的，選項C正確；靜摩擦力和滑動摩擦力都既可以是阻力，也可以是動力，選項D錯誤。
2 木塊A、B分別重50 N和60 N，它們與水平地面之間的動摩擦因數均為0.25，夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2 cm，彈簧的勁度系數為400 N/m。已知系統置于水平地面上靜止不動，如圖甲所示，現對木塊B施加一水平向右的拉力F，如圖乙所示，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。關于A、B木塊的受力情況說法正確的是(　　)
A.未施加力F時，木塊A、B受到的摩擦力分別為12.5 N、15 N
B.若要拉動木塊B，則需施加拉力F的最小值為27.5 N
C.若施加30 N的力，當木塊A的狀態穩定后，所受摩擦力的大小為12.5 N
D.若在力F作用下，木塊A、B一起保持勻速直線運動，則拉力F的大小為15 N
答案　C
解析　未施加力F時木塊A、B處于靜止狀態，根據二力平衡可知此時木塊A、B受到的摩擦力與彈簧彈力大小相等，結合胡克定律有F彈＝FfA＝FfB＝400×0.02 N＝8 N，A錯誤；當木塊B剛要滑動時，木塊B受到的摩擦力為最大靜摩擦力Ffmax，由平衡條件有Ffmax＝F＋F彈，則拉力F＝Ffmax－F彈＝0.25×60 N－8 N＝7 N，B錯誤；由Ffmax＝μFN，FN＝mg，可得木塊A、B與水平地面間的最大靜摩擦力分別為12.5 N、15 N，若F＝30 N，A、B均會開始滑動，則木塊A所受摩擦力的大小為12.5 N，C正確；當木塊A、B一起保持勻速直線運動時，將A、B看作整體，由二力平衡可得F＝FfA＋FfB＝27.5 N，D錯誤。
3 .(摩擦力的突變)如圖所示，一滑塊靜止在粗糙的水平木板上，現將木板的一端緩慢抬高，直至木板與水平面成90°角。在0<θ<90°的過程中，關于滑塊所受的摩擦力，下列說法正確的是(　　)
A.滑塊先受靜摩擦力，然后受滑動摩擦力
B.滑塊先不受摩擦力，然后受滑動摩擦力
C.滑塊始終受到靜摩擦力
D.滑塊始終受到滑動摩擦力
答案　A
解析　木板與水平方向夾角較小時，滑塊相對木板靜止，滑塊受到靜摩擦力，木板與水平方向夾角達到某一角度時，滑塊相對木板下滑，滑塊受到滑動摩擦力，故A正確。
4 .(摩擦力的突變)把一重為G的物體用一個水平的推力F＝kt(k為恒量，t為時間)壓在豎直的足夠高的平整的墻上，如圖所示。從t＝0開始物體所受的摩擦力Ff隨t的變化關系是(　　)
答案　B
解析　根據滑動摩擦力Ff＝μFN＝μF，隨著壓力F均勻增大，摩擦力Ff均勻增大，當摩擦力增大到大于重力以后，物體做減速運動直到靜止，摩擦力變為靜摩擦力，以后始終等于物體受到的重力，故選項B正確。
5 . 在日常生活中，經常遇到與摩擦力有關的問題你認為下列說法中正確的是(　　)
A.人走路時，會受到滑動摩擦力作用
B.消防隊員雙手握住豎立的竹竿勻速上攀時，所受的摩擦力的方向是向下的；勻速滑下時，所受的摩擦力的方向是向上的
C.用手豎直握住酒瓶停留在空中，當增大手的用力，酒瓶所受的摩擦力不變
D.在結冰的水平路面上撒些鹽，只是為了使人走上去不易滑倒
答案　C
解析　人走路時，腳相對地面有運動的趨勢，會受到靜摩擦力作用，故A錯誤；消防隊員雙手握住豎立的竹竿勻速上攀和勻速滑下時，所受的摩擦力都是與重力平衡，摩擦力方向都是向上的，故B錯誤；用手豎直握住酒瓶停留在空中，當增大手的用力，酒瓶所受的摩擦力不變，與重力的大小相等，故C正確；在結冰的水平路面上撒些鹽，可以降低冰的熔點，加快冰的熔化，同時通過增大接觸面的粗糙程度來增大最大靜摩擦力，使人走上去不易滑倒，故D錯誤。
6 .如圖所示，A、B、C三個物體質量相等，它們與傳送帶間的動摩擦因數也相同。三個物體隨傳送帶一起勻速運動(物體與傳送帶相對靜止)，運動方向如圖中箭頭指示方向。下列說法正確的是(　　)
A.A物體受到的摩擦力方向向右
B.三個物體中只有A物體不受摩擦力作用
C.B物體受到的摩擦力沿傳送帶向下
D.B、C兩物體受到的摩擦力方向相反
答案　B
解析　A物體沿水平方向做勻速直線運動，不受摩擦力作用，A錯誤；B、C兩物體均有相對傳送帶向下的運動趨勢，故均受到沿傳送帶向上的靜摩擦力作用，B正確，C、D錯誤。
7 .(多選)如圖所示，重為500 N的沙發放在水平地面上，某同學沿水平方向推沙發，當水平推力大小為90 N時沙發恰好開始運動。沙發運動后，用75 N的水平力即可使沙發保持勻速直線運動。以下說法正確的是(　　)
A.沙發與地面之間的動摩擦因數為0.18
B.沙發與地面之間的最大靜摩擦力為90 N
C.若用100 N的水平力推靜止的沙發，沙發所受的摩擦力大小為100 N
D.若用50 N的水平力推已經運動的沙發，沙發所受的摩擦力大小為75 N
答案　BD
解析　由Ff＝μG可知沙發與地面之間的動摩擦因數μ＝＝0.15，A錯誤；由于當水平推力大小為90 N時沙發恰好開始運動，可知最大靜摩擦力為90 N，B正確；100 N推力大于最大靜摩擦力，沙發所受摩擦力為滑動摩擦力，即75 N，C錯誤；由于沙發處于運動狀態，所以即使縮小水平力大小，其所受摩擦力也為滑動摩擦力，則所受的摩擦力大小為75 N，D正確。
8 .一塊質量為1 kg、長為0.4 m的勻質長木板放在固定的水平桌面上，已知木板與桌面間的動摩擦因數為μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，當用水平力F＝3 N推木板，使它經過如圖所示的位置時，桌面對木板的摩擦力為(　　)
A.3 N B.2 N C.1.5 N D.0.5 N
答案　B
解析　因為木板被推動，所以木板受的摩擦力為滑動摩擦力，木板對桌面的壓力為FN＝mg＝10 N，桌面對木板的滑動摩擦力為Ff＝μFN＝2 N，B正確。
9 .如圖所示，放在粗糙水平桌面上的一個物體，同時受到水平方向的兩個力，F1＝10 N，方向向右，F2＝16 N，方向向左，當F2從16 N逐漸減小到零時，物體始終保持靜止，物體與桌面間摩擦力大小變化情況是(　　)
A.先減小后增大，方向先向右后向左
B.先增大后減小，方向先向左后向右
C.逐漸減小，方向一直向右
D.逐漸增大，方向一直向左
答案　A
解析　物體處于平衡狀態，所受合外力為零，所以摩擦力為Ff＝F2－F1，因為F2逐漸減小，所以摩擦力先減小，方向向右；當F2＜F1時，摩擦力為Ff＝F1－F2，所以摩擦力后來逐漸增大，方向向左，A正確。
10 .如圖所示，在研究摩擦力的實驗中，通過向小桶中增加沙子來增大對小車的拉力F，小桶的質量忽略不計，則小物塊A所受的摩擦力Ff隨拉力F的變化關系是(　　)
答案　B
解析　當F較小時，小車不動，與小物塊A之間是靜摩擦力，隨著F的增大而增大，當F達到最大靜摩擦力后小車滑動，與A之間是滑動摩擦力，比最大靜摩擦力稍小，之后F增大，滑動摩擦力不變，故選項B正確。
11 .如圖所示，小明正在擦一塊豎直放置的黑板。下列關于擦黑板的幾種說法正確的是(　　)
A.黑板擦與黑板間的摩擦力是靜摩擦力
B.摩擦力的大小一定與黑板擦的重力成正比
C.壓力越大，黑板與黑板擦之間的摩擦力越大
D.若黑板擦不小心脫手，則其在自由下落的過程中也可能把字擦掉
答案　C
解析　黑板擦相對黑板滑動，黑板擦與黑板間的摩擦力是滑動摩擦力，故A錯誤；摩擦力的大小與手壓黑板擦的力成正比，與黑板擦的重力無關，故B錯誤；根據滑動摩擦力公式Ff＝μFN可知滑動摩擦力與壓力成正比，所以壓力越大，黑板與黑板擦之間的摩擦力越大，故C正確；若黑板擦不小心脫手，黑板擦對黑板的壓力為零，則不存在摩擦力，即在自由下落的過程中不可能把字擦掉，故D錯誤。
12 .如圖所示，質量為m的木塊在質量為M的長木板上滑行，木板與地面間的動摩擦因數為μ1，木塊與木板間的動摩擦因數為μ2，重力加速度為g，木板一直靜止，那么木塊與木板間、木板與地面間的摩擦力大小分別為(　　)
A.μ2mg　μ1Mg B.μ2mg　μ2mg
C.μ2mg　μ1(m＋M)g D.μ2mg　μ1Mg＋μ2mg
答案　B
解析　因為木板一直靜止，在水平方向上，木板所受地面的靜摩擦力與木塊對它的滑動摩擦力大小相等、方向相反，木塊對木板的壓力大小等于mg，故Ff＝μ2FN＝μ2mg，選項B正確。
13 .如圖所示，A、B兩個物體疊放在水平地面上，質量均為m，A與B間動摩擦因數為μ1，B與地面間動摩擦因數為μ2，μ2＞μ1。現用力F拉著A物體向右勻速運動，下列說法正確的是(重力加速度為g)(　　)
A.物體A受到的摩擦力為2μ1mg
B.物體B與A一起向右做勻速運動
C.物體B受到地面水平向左的摩擦力
D.地面對物體B的摩擦力大小為2μ2mg
答案　C
解析　物體A受到的滑動摩擦力為μ1mg，方向向左，選項A錯誤；物體A對B的滑動摩擦力FfAB＝μ1mg，方向向右，物體B與地面之間的最大靜摩擦力Ffm＝2μ2mg，因為μ2＞μ1，所以FfAB14 .(多選)關于圖中所示的皮帶傳動裝置，下列說法中正確的是(　　)
A.B輪帶動A輪時沿順時針方向轉動
B.D輪帶動C輪時沿順時針方向轉動
C.輪子上M點所受的靜摩擦力方向向上
D.皮帶上N點所受的靜摩擦力方向向下
答案　BD
解析　在題圖甲中，當右側輪B為主動輪且逆時針轉動時，下面皮帶會繃緊，故A錯誤；在題圖乙中，當右側輪D為主動輪且順時針轉動時，上面皮帶會繃緊，故B正確；對于題圖甲中輪子上M點，若A帶動B，則A帶動皮帶一起沿順時針方向轉動，M點相對皮帶有向上的運動趨勢，所以輪子上M點受到向下的靜摩擦力；若B帶動A，B輪逆時針轉動，則輪上M點相對于皮帶有向上的運動趨勢，則M點受到向下的靜摩擦力，故C錯誤；對于題圖乙中的N點，若C輪帶動D輪時沿逆時針方向轉動，皮帶上N點相對輪子有向上的運動趨勢，可知N點所受靜摩擦力方向向下；同理可得，若D輪帶動C輪沿順時針方向轉動，可知N點所受靜摩擦力方向也向下，故D正確。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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