第2章 微专题1 突破摩擦力的“突变”（word教师用书）-2023高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（全国版）

微专题1　突破摩擦力的“突变” 摩擦力的突变问题就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下三点： 1．注意关键词 (1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词．出现“最大静摩擦力”的临界状态时，一般隐藏着摩擦力的突变． (2)题目中出现某个物理量发生突变、或在变化过程中有临界状态，则可能会出现摩擦力的突变． 2．注意相对运动情景 (1)存在静摩擦力的系统，当到达相对滑动与相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值． (2)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点． “静－动”（或“动－静”）突变 物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力． 如图所示，斜面固定在地面上，倾角为θ＝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(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是(取初速度v0的方向为正方向)(g取10 m/s2)(　B　) 解析：滑块上升过程中受滑动摩擦力，由Ff＝μFN和FN＝mg cos θ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mg sin θ＜μmg cos θ，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＝mg sin θ，代入可得Ff＝6 N，方向沿斜面向上，故B正确． “静－静”突变 物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，物体虽然仍保持相对静止，但相对运动趋势的方向可能发生了变化，则物体所受的静摩擦力发生突变． (多选)如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁上．开始时木块a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，木块a所受摩擦力Ffa≠0，木块b所受摩擦力Ffb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(　AD　) A．Ffa大小不变　　　 B． Ffa方向改变 C． Ffb仍然为0 D． Ffb方向向右 解析：剪断右侧细绳的瞬间，右侧细绳上的拉力突变为0，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以木块b相对地面有向左的运动趋势，受到的摩擦力Ffb方向向右，C错误，D正确；剪断右侧细绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误． “动－动”突变 某物体相对于另一物体滑动的过程中，若相对运动方向或压力突然变了，则滑动摩擦力的方向或大小会发生“突变”． (多选)如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速传动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ，则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是(　BD　) [多维解题] 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＝g sin θ＋μg cos θ；当小木块速度达到传送带速度时，由于μ<tan θ，即μmg cos θ<mg sin θ，所以速度能够继续增加，此时滑动摩擦力的方向突变为沿传送带向上，a＝g sin θ－μg cos θ，加速度变小，即v ­t图像的斜率变小，所以B、D正确． 　(2021·贵州铜仁高三模拟)如图所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，g取10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　C　) 解析：从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速运动，受到的滑动摩擦力大小为Ff＝μmg＝0.3×1×10 N＝3 N，方向向左，为负值；当物体的速度减到零时，物体所受的最大静摩擦力为Ffm＝μmg＝3 N，则F<Ffm，所以物体不能被拉动而处于静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为Ff＝F＝1 N，方向向右，为正值，根据数学知识得知，C图像正确． 　如图所示，把一重为G的物体用一水平方向的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff 随t的变化关系是下列图中的(　B　) 解析：物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力Ff 的作用，由于Ff从0开始均匀增大，开始的一段时间内Ff＜G，物体加速下滑；当Ff＝G时，物体的速度达到最大值；之后Ff＞G，物体向下做减速运动，直至减速为0.在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，其大小为Ff＝μFN＝μF＝μkt