2027届高三物理一轮复习专项训练 2.2 摩擦力的突变问题

**基本信息** 聚焦摩擦力四种突变类型，以定义为纲构建“类型识别-受力分析-临界判断”解题体系，突出科学推理与模型建构 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |静—静突变|2|分析其他力变化→判断相对运动趋势方向→确定静摩擦力突变方向|基于静摩擦力定义，通过平衡条件推导突变前后摩擦力大小与方向| |静—动突变|2|判断静摩擦力是否达最大→突变滑动摩擦力→计算滑动摩擦力大小|衔接静摩擦力与滑动摩擦力，明确临界状态（最大静摩擦力）的判断| |动—静突变|1|减速至静止→判断是否保持静止→静摩擦力平衡其他力|从滑动摩擦力过渡到静摩擦力，强调运动状态改变对摩擦力性质的影响| |动—动突变|1|达到共同速度→判断能否相对静止→滑动摩擦力反向|结合运动学分析相对速度变化，推理摩擦力方向突变条件|

2027年新课标 高考总复习 《精讲精练》 第二章　相互作用 物理 学科网（北京）股份有限公司 第2课时　专题强化：摩擦力的突变问题 考点一　“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发生了变化，则物体所受的静摩擦力发生突变。 1．如图所示，水平地面上有重力均为40 N的A、B两木块，它们之间夹有被压缩了2.0 cm的轻质弹簧，已知弹簧的劲度系数k=400 N/m，两木块与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，系统处于静止状态。现用F=10N的水平力推木块B，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F作用后（　　） A．木块A所受静摩擦力大小为10 N B．木块B所受静摩擦力大小为2.0 N C．木块B所受静摩擦力为0 D．弹簧的压缩量变为2.5 cm 2．（多选）如图所示，一质量为m的物块静置在倾角θ= 60°的粗糙斜面上，用一个与斜面底边平行的力F=作用在物块上，该物块仍保持静，则下刻说法正确的是（　　） A．该物块受到的摩擦力大小为 B．该物块受到的摩擦力大小为mg C．若撤掉该外力F，此物块可能发生滑动 D．若撤掉该外力F，此物块仍静止不动 考点二　“静—动”突变 物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力，突变点常常为静摩擦力达到最大值时。 1．（多选）如图所示，水平木板上有质量的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力的大小如图2所示，取重力加速度，下列判断正确的是（　　） A．时外力F等于零 B．时外力F可能等于5N C．物块与木板间的动摩擦因数为0.08 D．物块与木板间的动摩擦因数为0.11 2．某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器，力传感器与一质量为3.5kg的物块用轻绳连接，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板，传感器记录的图像如图乙所示。取重力加速度大小，下列说法正确的是（　　） A．当长木板相对物块滑动后，必须向左做匀速直线运动 B．向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同 C．物块受到的滑动摩擦力大小约为10N D．物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2 考点三　“动—静”突变 在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止相对滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。 1．如图所示，一倾角为θ=37°的斜面固定在地面上，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，设斜面足够长，已知该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2。取初速度v0的方向为正方向，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 考点四　“动—动”突变 物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向发生反向。 1．（多选）如图所示，足够长的传送带与水平面间的夹角为，以速度逆时针匀速转动。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，选沿传送带向下为正方向，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（　　） A． B．C．D． 考点一　“静—静”突变 1．B 【详解】A．对木块A受力分析可知，在水平方向上受到水平向左的弹力，及水平向右的摩擦力，根据胡克定律可知 木块A的最大静摩擦力为 由于 ，则木块A保持静止，所以木块A所受静摩擦力大小为8 N，A错误； BC．对木块B受力分析可知，在水平方向上受到水平向右的弹力，及水平向右的摩擦力，及向左的推力，根据平衡条件可知，木块B所受静摩擦力大小为 解得 B正确；C错误； D．由于木块A、B的摩擦力都没达到最大静摩擦力，所以都保持静止，则弹簧的压缩量保持不变，D错误。 故选B。 2．BD 【详解】AB．对物块受力分析，可以简化成如图所示的受力分析，根据平衡条件，则有 故A错误，B正确。 CD．当撤去外力之后，只需要沿斜面向上大小为的摩擦力就可以平衡，故C错误，D正确。 故选BD。 考点二　“静—动”突变 1．ABC 【详解】A．由题意可知水平木板表面粗糙，因为物块在水平方向上的摩擦力在时为零，若受到不为零的外力F作用，则必定会产生摩擦力，故互相矛盾，因此时，，故A正确； B．由图可知，物块受到的最大静摩擦力为4N，外力需要大于最大静摩擦力才可能让该物体受到的摩擦力从静摩擦力变成滑动摩擦力，而在时，该物体受到的摩擦力刚好从静摩擦力变成滑动摩擦力，所以外力F必定大于4N，可能是5N，故B正确； CD．由图可知，物体受到的滑动摩擦力，因为 动摩擦因数 故C正确，故D错误； 故选ABC。 2．D 【详解】A．分析可知开始时物块受到静摩擦力作用，后长木板与物块间发生相对滑动，此时物块受到的是滑动摩擦力，大小与是否匀速运动无关，A错误； B．当长木板相对物块滑动前，根据平衡条件可知拉力随时间的变化关系和图乙相同，但相对滑动后，拉力的大小与物块受到的摩擦力大小无关，B错误； C．根据乙图可知，物块受到的最大静摩擦力约为，滑动摩擦力约为，C错误； D．根据滑动摩擦力公式有 ， 解得 D正确。 故选D。 考点三　“动—静”突变 1．B 【详解】滑块上升过程中受滑动摩擦力，有 Ff=μFN，FN=mgcos θ 联立，解得 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 mgsin θ=6N<Ff 所以滑块将静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得 Ff'=mgsin θ=6 N 方向沿斜面向上。 故选B。 考点四　“动—动”突变 1．BC 【详解】根据题意可知，小木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为 可知，当小木块与传动带速度相等时，将保持相对静止，开始时，小木块的速度小于传送带速度，小木块相对于传送带向上运动，则受沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为 小木块做匀加速运动，当小木块与传动带速度相等时，将保持相对静止，由平衡条件可知，小木块受沿传送带向上的静摩擦力，大小为 小木块与传送带一起匀速运动，综上所述可知，小木块的先受沿传送带向下的滑动摩擦力，再受沿传送带向上的静摩擦力，小木块小做匀加速运动，再做匀速运动。 故选BC。 $