2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)素養(yǎng)提升第2章相互作用第6講摩擦力

摩擦力的突變問(wèn)題分析摩擦力突變問(wèn)題的方法摩擦力的突變問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)就是靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小或方向的變化分析問(wèn)題，解題時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：(1)分析臨界狀態(tài)，物體由相對(duì)靜止變?yōu)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)，或者由相對(duì)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橄鄬?duì)靜止，受力情況發(fā)生突變，往往是摩擦力突變問(wèn)題的臨界狀態(tài)。(2)靜摩擦力是被動(dòng)力，且靜摩擦力存在最大值。存在靜摩擦力的連接系統(tǒng)，處于相對(duì)滑動(dòng)或相對(duì)靜止的臨界狀態(tài)時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大值。(3)滑動(dòng)摩擦力的突變問(wèn)題：滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)和接觸面受到的壓力均成正比，發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，如果接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)發(fā)生變化或接觸面受到的壓力發(fā)生變化，則滑動(dòng)摩擦力就會(huì)發(fā)生變化。(4)研究傳送帶問(wèn)題時(shí)，物體和傳送帶的速度相等的時(shí)刻往往是摩擦力的大小、方向和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分界點(diǎn)。?考向1“靜—靜”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力發(fā)生突變時(shí)，物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，但物體受到的靜摩擦力的大小或方向發(fā)生了“突變”。(多選)如圖甲所示，放在固定斜面上的物體，受到一個(gè)沿斜面向上的力F的作用，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則在0～t0時(shí)間內(nèi)物體所受的摩擦力Ff隨時(shí)間t的變化規(guī)律可能為下圖中的(取沿斜面向上為摩擦力Ff的正方向)(BCD)[解析]物體在斜面上始終處于平衡狀態(tài)，沿斜面方向受力平衡，方程為F－mgsinθ＋Ff＝0，解得Ff＝mgsinθ－F，若初態(tài)mgsinθ＝F，則B項(xiàng)正確；若初態(tài)mgsinθ>F，則C項(xiàng)正確；若初態(tài)mgsinθ<F，則D項(xiàng)正確。?考向2“靜—?jiǎng)印蓖蛔兾矬w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。(多選)如圖甲所示，A、B兩個(gè)物體疊放在水平面上，B的上下表面均水平，A物體與一力傳感器相連接，連接力傳感器和物體A的細(xì)繩保持水平。從t＝0時(shí)刻起，用一水平向右的力F＝kt(k為常數(shù))作用在B物體上，拉力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，已知k、t1、t2，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。據(jù)此可求(AB)A．A、B之間的最大靜摩擦力B．水平面與B之間的滑動(dòng)摩擦力C．A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μABD．B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ[解析]地面對(duì)B的最大靜摩擦力為Ffm＝kt1，A、B相對(duì)滑動(dòng)后，力傳感器的示數(shù)保持不變，則FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，A、B兩項(xiàng)正確；由于A、B的質(zhì)量未知，則μAB和μ不能求出，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。?考向3“動(dòng)—靜”突變?cè)谀Σ亮推渌ψ饔孟拢鰷p速運(yùn)動(dòng)的物體突然停止滑動(dòng)時(shí)，物體將不受摩擦力作用或滑動(dòng)摩擦力“突變”為靜摩擦力。如圖甲所示，質(zhì)量為0.4kg的物塊在水平力F作用下由靜止釋放，物塊與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g＝10m/s2。下列圖像中，能正確反映物塊所受摩擦力大小與時(shí)間(Ff－t)變化關(guān)系的是(C)[解析]物塊水平方向受力平衡，F(xiàn)＝FN＝5t，滑動(dòng)摩擦力方向豎直向上，F(xiàn)f＝μFN＝0.4×5t＝2t。所以Ff－t圖像是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，斜率k＝2，當(dāng)物塊靜止時(shí)，物塊受到靜摩擦力作用Ff＝mg＝4N，當(dāng)Ff<mg＝4N，物塊做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Ff>mg＝4N時(shí)，物塊做減速運(yùn)動(dòng)到速度為零，物塊靜止，其所受靜摩擦力為Ff＝mg＝4N，即物塊先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，有eq\f(Ffmax,2)＝mg，得Ffmax＝8N＝2t，知t＝4s，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。?考向4“動(dòng)—?jiǎng)印蓖蛔兾矬w在滑動(dòng)摩擦力作用下運(yùn)動(dòng)直到達(dá)到共同速度后，如果在靜摩擦力作用下不能保持相對(duì)靜止，則物體將繼續(xù)受滑動(dòng)摩擦力作用，但其方向發(fā)生改變。[解析]當(dāng)小木塊速度小于傳送帶速度時(shí)，小木塊相對(duì)于傳送帶向上滑動(dòng)，小木塊受到的滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，加速度a＝gsinθ＋μgcosθ；當(dāng)小木塊速度與傳送帶速度相同時(shí)，由于μ<tanθ，即μmgco