2025版高考物理一輪總復習素養(yǎng)提升第2章相互作用第6講摩擦力

摩擦力的突變問題分析摩擦力突變問題的方法摩擦力的突變問題，其實質就是靜摩擦力和滑動摩擦力大小或方向的變化分析問題，解題時應注意以下四點：(1)分析臨界狀態(tài)，物體由相對靜止變?yōu)橄鄬\動，或者由相對運動變?yōu)橄鄬o止，受力情況發(fā)生突變，往往是摩擦力突變問題的臨界狀態(tài)。(2)靜摩擦力是被動力，且靜摩擦力存在最大值。存在靜摩擦力的連接系統(tǒng)，處于相對滑動或相對靜止的臨界狀態(tài)時靜摩擦力達到最大值。(3)滑動摩擦力的突變問題：滑動摩擦力的大小與接觸面的動摩擦因數(shù)和接觸面受到的壓力均成正比，發(fā)生相對運動的物體，如果接觸面的動摩擦因數(shù)發(fā)生變化或接觸面受到的壓力發(fā)生變化，則滑動摩擦力就會發(fā)生變化。(4)研究傳送帶問題時，物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質的分界點。?考向1“靜—靜”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài)，當作用在物體上的其他力發(fā)生突變時，物體仍能保持靜止狀態(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，受到一個沿斜面向上的力F的作用，始終處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。則在0～t0時間內物體所受的摩擦力Ff隨時間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項正確；若初態(tài)mgsinθ>F，則C項正確；若初態(tài)mgsinθ<F，則D項正確。?考向2“靜—動”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài)，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力將突變成滑動摩擦力。(多選)如圖甲所示，A、B兩個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的細繩保持水平。從t＝0時刻起，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之間的滑動摩擦力C．A、B之間的動摩擦因數(shù)μABD．B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ[解析]地面對B的最大靜摩擦力為Ffm＝kt1，A、B相對滑動后，力傳感器的示數(shù)保持不變，則FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，A、B兩項正確；由于A、B的質量未知，則μAB和μ不能求出，C、D兩項錯誤。?考向3“動—靜”突變在摩擦力和其他力作用下，做減速運動的物體突然停止滑動時，物體將不受摩擦力作用或滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力。如圖甲所示，質量為0.4kg的物塊在水平力F作用下由靜止釋放，物塊與墻面間的動摩擦因數(shù)為0.4，力F隨時間t變化的關系如圖乙所示，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g＝10m/s2。下列圖像中，能正確反映物塊所受摩擦力大小與時間(Ff－t)變化關系的是(C)[解析]物塊水平方向受力平衡，F(xiàn)＝FN＝5t，滑動摩擦力方向豎直向上，F(xiàn)f＝μFN＝0.4×5t＝2t。所以Ff－t圖像是過原點的傾斜直線，斜率k＝2，當物塊靜止時，物塊受到靜摩擦力作用Ff＝mg＝4N，當Ff<mg＝4N，物塊做加速運動，當Ff>mg＝4N時，物塊做減速運動到速度為零，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動，后做加速度增大的減速運動，有eq\f(Ffmax,2)＝mg，得Ffmax＝8N＝2t，知t＝4s，故C正確，A、B、D錯誤。?考向4“動—動”突變物體在滑動摩擦力作用下運動直到達到共同速度后，如果在靜摩擦力作用下不能保持相對靜止，則物體將繼續(xù)受滑動摩擦力作用，但其方向發(fā)生改變。[解析]當小木塊速度小于傳送帶速度時，小木塊相對于傳送帶向上滑動，小木塊受到的滑動摩擦力沿傳送帶向下，加速度a＝gsinθ＋μgcosθ；當小木塊速度與傳送帶速度相同時，由于μ<tanθ，即μmgco