3.2 摩擦力(重难点专练)物理人教版必修第一册
2026-09-17
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摘要:
**基本信息**
以摩擦力核心题型为纲,系统整合静动摩擦力的判断、计算、突变及多接触面问题,提炼假设法、二力平衡法等实用方法,构建从概念到综合应用的逻辑链条,培养相互作用观念与科学推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|判断静摩擦力及方向|5题|假设法、二力平衡法、带动法|从产生条件到方向判断,结合传送带等模型|
|静摩擦力大小|5题|范围(0<F≤Fₘₐₓ)、二力平衡计算|基于平衡条件,关联最大静摩擦力与正压力|
|滑动摩擦力大小及方向|5题|公式法(F=μFₙ)、二力平衡法|明确Fₙ与重力关系,结合匀速运动场景|
|摩擦力突变问题|5题|静→静、静→动、动→静、动→动分类|分析力或运动状态变化引发的摩擦力类型转换|
|多接触面摩擦力|5题|先隔离判趋势、分接触面计算口诀|从单一到多体,培养隔离法与系统分析能力|
内容正文:
3.2 摩擦力(题型突破)
题型01 判断是否存在静摩擦力及方向
题型02 静摩擦力的大小
题型03 滑动摩擦力的大小及方向
题型04 摩擦力的突变问题
题型05 多接触面间的摩擦力问题
▌题型01 判断是否存在静摩擦力及方向
1.静摩擦力的产生条件:两物体接触面粗糙、有弹力、具有相对运动趋势。
2.静摩擦力方向的两种判断方法
假设法
假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,即物体相对运动趋势的方向,静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反
二力平衡法
当物体受静摩擦力处于平衡状态时,可根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向
带动法
①“主动带动被动”②“同向快带慢,反向互相阻”,多用于传送带和板块模型中,摩擦力方向的判断。
3.方向:沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。
1.“靠墙静蹲”是一种简单高效的运动,有助于血液循环。如图所示,运动者背部贴墙,缓慢下蹲至大腿与地面平行时,在图示位置保持静止状态,此时运动者受到墙面对其的摩擦力。下列说法正确的是( )
A.地面对运动者的支持力大小等于运动者重力大小
B.地面对运动者的摩擦力向上
C.墙面对运动者的摩擦力向下
D.墙面对运动者的作用力方向一定斜向上
2.如图所示的皮带传动装置中,是主动轮,是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点,当顺时针转动时,若皮带与两轮间不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是( )
A.向上,向下,向下,向上 B.向下,向上,向上,向下
C.向上,向上,向下,向下 D.向下,向下,向上,向上
3.下列图片中的人或物体没有利用摩擦力的是( )
A.甲图中传送带输送货物
B.乙图中乘客随电梯一起竖直上升
C.丙图中运动员跑步
D.丁图中手握杯子,保持静止
4.如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力方向向右 B.三个物体都受到摩擦力作用
C.B、C受到的摩擦力方向相同 D.B受传送带作用力沿斜面向上
5.春节贴“福”字是民间由来已久的风俗,某同学正写“福”字,他在水平桌面上平铺一张红纸,并用“镇纸”压住红纸边缘以防止打滑,整个书写过程中红纸和“镇纸”始终保持静止,则该同学在书写过程中( )
A.向右行笔时,毛笔对红纸的摩擦力方向向左
B.向右行笔时,桌面对红纸的摩擦力方向向右
C.向右行笔时,镇纸所受摩擦力为零
D.提笔静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力成正比
▌题型02 静摩擦力的大小
1.范围:0<F≤Fmax。最大静摩擦力与正压力成正比。
一般情况下,最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力,为分析问题方便,可认为二者相等。
2.计算:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。
6.如图所示,用手握住一个装满水的圆柱形杯子,杯子始终保持静止。下列说法正确的是( )
A.握杯子用的力越大,杯子所受的摩擦力越大
B.杯子表面越粗糙,所受的摩擦力越大
C.向杯子内添加少量的水,杯子所受的摩擦力也增加
D.向空杯内倒水,直至倒满的过程中,水杯(包括水)的重心一直上升
7.如图所示,质量2kg的木块放在粗糙的水平桌面上,木块与地面的滑动摩擦因数=0.5,外力F1、F2沿水平方向作用在木块上,木块处于静止状态,其中F1=9N,F2=2N.若撤去力F2,则木块受到的摩擦力是( ).
A.10N,方向向右 B.10N,方向向左
C.9N,方向向右 D.9N,方向向左
8.木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。已知系统置于水平地面上静止不动,如图甲所示,现对木块B施加一水平向右的拉力F,如图乙所示,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。关于A、B木块的受力情况说法正确的是( )
A.未施加力F时,木块A、B受到的摩擦力分别为12.5 N、15 N
B.若要拉动木块B,则需施加拉力F的最小值为27.5 N
C.若施加30 N的力,当木块A的状态稳定后,所受摩擦力的大小为12.5 N
D.若在力F作用下,木块A、B一起保持匀速直线运动,则拉力F的大小为15 N
9.用下图所示装置演示“静摩擦力”的大小。当重物连同盘的总重力为2N时,弹簧测力计显示拉力示数为8N。现往盘中加砝码,当盘与砝码总重力为12N时,弹簧测力计示数为( )
A.12N B.8N C.6N D.4N
10.重的物体放在水平桌面上,至少要用的水平推力才能使它从原地开始运动。物体移动以后,用的水平推力,就可以使物体继续做匀速直线运动,则物体与桌面之间的动摩擦因数、二者之间的最大静摩擦力分别为( )
A., B.,
C., D.,
▌题型03 滑动摩擦力的大小及方向
1.滑动摩擦力方向的判断
2.滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:由Ff=μFN计算。
注意:FN是正压力,其大小不一定等于物体的重力。
(2)二力平衡法:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。
注意:物体静止时也可能受到滑动摩擦力。
11.如图,粗糙的水平地面上,质量为3的木块以一定的初速度向右滑行的同时还受到一个向左的10N水平推力的作用,已知地面的动摩擦因数为0.2,,在木块停止运动之前,下列说法正确的是( )
A.木块受到水平向右的滑动摩擦力 B.地面对木块的支持力为3N
C.地面对木块的滑动摩擦力大小为6N D.水平推力F越大,摩擦力就越大
12.一根质量为m,长为L的均匀长方体木料放在水平桌面上,木料与桌面间的动摩擦因数为,现用水平力推木料,当木料经过如图所示的位置时,桌面对它的摩擦力的大小为( )
A. B. C. D.0
13.用如图所示的装置探究摩擦力的变化规律,把木块放在水平长木板上,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团,它可以随指针移动,并作为指针到达最大位置的标记。用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使拉力由0缓慢增大。下列说法正确的是( )
A.木块开始运动前,摩擦力可以用公式计算
B.该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小
C.木块开始运动前,拉力小于摩擦力
D.当拉力达到某一数值时木块开始移动,运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大
14.如图所示,轻质弹簧的劲度系数,用其拉着一个重为的物体在水平面上运动。当弹簧的伸长量为时,物体恰在水平面上做匀速直线运动。则( )
A.当弹簧的伸长量为时,物体受到的摩擦力大小为
B.当弹簧的伸长量为时,弹簧弹力为
C.当弹簧的伸长量为时,物体受到的拉力为
D.物体与水平面之间的动摩擦因数为0.6
15.如图所示,足够长的长木板B放在水平地面上,木块A放在B上,右侧通过一段轻绳与水平弹簧测力计的挂钩连接,现用大小为的水平拉力作用在上使其在水平面上向左运动,稳定时,水平弹簧测力计的示数为,下列说法正确的是( )
A.木块A受到的摩擦力为静摩擦力
B.长木板B向左减速运动时,减小
C.长木板B向左加速运动时,变大
D.无论木板的速度为多大,都不变
▌题型04 摩擦力的突变问题
1.“静→静”突变:物体受到静摩擦力和其他力的共同作用,当其他力的合力发生变化时,如果仍保持相对静止,则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变。
2.“静→动”突变:物体受到静摩擦力和其他力的共同作用,当其他力变化时,如果发生相对滑动,则静摩擦力可能突变为滑动摩擦力。
3.“动→静”突变:物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用,当相对滑动突然停止时,滑动摩擦力可能突变为静摩擦力。
4.“动→动”突变:物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用,当两物体间的正压力发生变化时,滑动摩擦力的大小随之而变;或两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化,滑动摩擦力的方向也会随之而变。
16.如图所示,把一重力为G的物体贴着墙面在时由静止释放,同时用一个随时间均匀变化的水平推力F将其压在竖直的足够高的平整墙面上,,k为大于0的定值,不计空气阻力。则物体所受的摩擦力随t的变化关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
17.如图所示,质量为的物体与地面间的动摩擦因数,从时刻开始以初速度沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力的作用,取向右为正方向,该物体受到的摩擦力随时间变化的图像是下列图中的(取)( )
A. B.
C. D.
18.某同学在探究“摩擦力与运动关系”时,设计了如图甲所示装置:水平实验台上固定一个力传感器,传感器通过轻质细线连接质量为的物块,物块放在粗糙的长木板上。某同学水平向左拉动长木板,传感器实时记录细线拉力大小,得到的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.长木板未拉动时,物块所受摩擦力大小随拉力增大而减小
B.长木板刚开始向左滑动时,物块所受摩擦力大小会突然变小
C.长木板减速向左滑动时,物块所受摩擦力大小大于传感器的拉力大小
D.长木板加速向左滑动时,物块所受摩擦力大小会随木板速度增大而增大
19.如图所示,一物体在粗糙的水平面上以初速度向左压缩弹簧,时刻物体停下,此后静止不动。取水平向左为正方向,则该物体所受的摩擦力随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
20.如图所示,两质量都为1kg的物块A、B用轻绳连接放在水平地面上,轻绳刚好伸直,物块与地面间动摩擦因数均为0.2(最大静摩擦力略大于滑动摩擦力)。现用一水平拉力F拉B,则随F增大,B受地面摩擦力大小的变化情况为( )
A. B.
C. D.
▌题型05 多接触面间的摩擦力问题
1.核心难点:判断有几个接触面、每个接触面有没有相对运动 / 相对运动趋势,逐个分析,不能混在一起
2.关键口诀:先隔离,判趋势;分接触面,各自算;动摩擦用f=μN,静摩擦靠受力平衡求。
21.如图所示,用两块相同的木板A、B夹住四个质量均为m的木块,使系统静止,木块间接触面均在竖直平面内,则木块1与木块2之间的摩擦力大小为( )
A.0 B. C. D.
22.如图所示,A、B、C三个物体的质量相等,现有F=3N的两个水平力分别作用于A、B两个物体上,A、B、C都静止。则地面对A物体、A物体对B物体、B物体对C物体的摩擦力大小分别为( )
A.3N、3N、0 B.3N、0、3N C.0、3N、0 D.0N、3N、3N
23.如图所示,一位同学用双手水平夹起一摞书,并停留在空中。已知手掌与书间的动摩擦因数,书与书间的动摩擦因数,设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小。若每本书的质量为,该同学对书的水平正压力为,每本书均呈竖直状态,重力加速度大小取,则下列说法正确的是( )
A.每本书受到的合力大小不等 B.书与书之间的摩擦力大小均相等
C.他最多能夹住42本书 D.他最多能夹住60本书
24.打印机在正常工作的情况下,进纸系统能做到每次只进一张纸。进纸系统的结构如图所示,图中刚好有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为,工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向右
B.第6张纸与第7张纸之间的摩擦力大小为
C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为
D.若,进纸系统仍能正常进纸
25.如图所示,位于水平地面上的物块通过跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到物块和物块的两段绳都是水平的.已知物块与物块之间以及物块与地面之间的动摩擦因数都是,两物块的质量都是,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力拉物块使它做匀速运动,则的大小为( )
A. B. C. D.
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3.2 摩擦力(题型突破)
题型01 判断是否存在静摩擦力及方向
题型02 静摩擦力的大小
题型03 滑动摩擦力的大小及方向
题型04 摩擦力的突变问题
题型05 多接触面间的摩擦力问题
▌题型01 判断是否存在静摩擦力及方向
1.静摩擦力的产生条件:两物体接触面粗糙、有弹力、具有相对运动趋势。
2.静摩擦力方向的两种判断方法
假设法
假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,即物体相对运动趋势的方向,静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反
二力平衡法
当物体受静摩擦力处于平衡状态时,可根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向
带动法
①“主动带动被动”②“同向快带慢,反向互相阻”,多用于传送带和板块模型中,摩擦力方向的判断。
3.方向:沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。
1.“靠墙静蹲”是一种简单高效的运动,有助于血液循环。如图所示,运动者背部贴墙,缓慢下蹲至大腿与地面平行时,在图示位置保持静止状态,此时运动者受到墙面对其的摩擦力。下列说法正确的是( )
A.地面对运动者的支持力大小等于运动者重力大小
B.地面对运动者的摩擦力向上
C.墙面对运动者的摩擦力向下
D.墙面对运动者的作用力方向一定斜向上
【答案】D
【详解】A.竖直方向,运动者重力等于地面对运动者的支持力与墙面对运动者的摩擦力的合力,故A错误;
B.地面对运动者的摩擦力与墙面对运动者的支持力平衡。墙面对运动者的支持力水平向右,则地面对运动者的摩擦力水平向左。故B错误;
C.摩擦力起到阻止运动者的运动趋势的作用。运动者相对于墙面的运动趋势向下,因此墙面对运动者的摩擦力一定向上。故C错误;
D.墙面对运动者的摩擦力向上,与墙面对运动者的支持力的合力方向一定斜向上。故D正确。
故选D。
2.如图所示的皮带传动装置中,是主动轮,是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点,当顺时针转动时,若皮带与两轮间不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是( )
A.向上,向下,向下,向上 B.向下,向上,向上,向下
C.向上,向上,向下,向下 D.向下,向下,向上,向上
【答案】C
【详解】是主动轮,即轮带动皮带,故A相对轮的趋势向下,受轮的静摩擦力向上,C相对皮带的趋势向上,受的静摩擦力向下;而是从动轮,即皮带带动轮,故B相对轮的趋势向下,受的静摩擦力向上,D相对皮带的趋势向上,受的静摩擦力向下,故ABD错误、C正确。
故选 C。
3.下列图片中的人或物体没有利用摩擦力的是( )
A.甲图中传送带输送货物
B.乙图中乘客随电梯一起竖直上升
C.丙图中运动员跑步
D.丁图中手握杯子,保持静止
【答案】B
【详解】A.传送带输送货物时,货物有沿斜面向下滑的趋势,传送带对货物的静摩擦力托住货物完成输送,利用了摩擦力,故A错误;
B.乙图乘客站在水平的电梯地板上随电梯竖直匀速上升时,竖直方向重力与电梯的支持力平衡,水平方向没有相对运动、也没有相对运动趋势,不受摩擦力,没有利用摩擦力,故B正确;
C.丙图运动员跑步时,脚向后蹬地,相对地面有向后滑动的趋势,地面给脚向前的静摩擦力作为前进动力,利用了摩擦力,故C错误;
D.丁图手握杯子静止时,杯子的重力由手对杯子的静摩擦力平衡,摩擦力阻止杯子下滑,利用了摩擦力,故D错误;
故选B。
4.如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力方向向右 B.三个物体都受到摩擦力作用
C.B、C受到的摩擦力方向相同 D.B受传送带作用力沿斜面向上
【答案】C
【详解】AB.A物体做水平方向的匀速直线运动,水平方向不受摩擦力,故AB错误;
C.B、C物体均有相对传送带向下滑动的趋势,故均受到沿斜面向上的静摩擦力,大小等于,故C正确;
D.B物体随传送带一起匀速运动,受传送带作用力与重力大小相等、方向相反,故D错误。
故选C。
5.春节贴“福”字是民间由来已久的风俗,某同学正写“福”字,他在水平桌面上平铺一张红纸,并用“镇纸”压住红纸边缘以防止打滑,整个书写过程中红纸和“镇纸”始终保持静止,则该同学在书写过程中( )
A.向右行笔时,毛笔对红纸的摩擦力方向向左
B.向右行笔时,桌面对红纸的摩擦力方向向右
C.向右行笔时,镇纸所受摩擦力为零
D.提笔静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力成正比
【答案】C
【详解】A.向右行笔时,红纸相对毛笔的运动方向向左,受到毛笔的滑动摩擦力方向向右,故A错误;
B.向右行笔时,红纸静止,毛笔对红纸的滑动摩擦力方向向右,桌面对红纸的静摩擦力方向向左,故B错误;
C.向右行笔时,镇纸相对于纸既没有相对运动趋势,也没有发生相对运动,红纸对“镇纸”没有静摩擦力,故C正确;
D.提笔静止时,手对毛笔的摩擦力为静摩擦力,大小等于重力,故D错误。故选C。
▌题型02 静摩擦力的大小
1.范围:0<F≤Fmax。最大静摩擦力与正压力成正比。
一般情况下,最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力,为分析问题方便,可认为二者相等。
2.计算:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。
6.如图所示,用手握住一个装满水的圆柱形杯子,杯子始终保持静止。下列说法正确的是( )
A.握杯子用的力越大,杯子所受的摩擦力越大
B.杯子表面越粗糙,所受的摩擦力越大
C.向杯子内添加少量的水,杯子所受的摩擦力也增加
D.向空杯内倒水,直至倒满的过程中,水杯(包括水)的重心一直上升
【答案】C
【详解】A.杯子保持静止,竖直方向上,静摩擦力与总重力是平衡力。握杯子的力增大,只是增大了手和杯子间的压力,总重力不变,静摩擦力也不变, A错误;
B.静摩擦力大小由重力决定,和接触面粗糙程度无关;接触面粗糙程度只会影响最大静摩擦力,不会改变实际的静摩擦力大小。所以杯子表面再粗糙,静摩擦力还是等于总重力,不会变大,B错误;
C.向杯子内加少量水,杯子和水的总重力增大,根据二力平衡,静摩擦力与重力大小相等方向相反,因此摩擦力会随之增加,C正确;
D.向空杯倒水的过程中:一开始空杯重心在杯子中部,倒入少量水时,整体重心会先下降,当水量增加到一定程度后,重心才会持续上升,不是一直上升,D错误。
故选C 。
7.如图所示,质量2kg的木块放在粗糙的水平桌面上,木块与地面的滑动摩擦因数=0.5,外力F1、F2沿水平方向作用在木块上,木块处于静止状态,其中F1=9N,F2=2N.若撤去力F2,则木块受到的摩擦力是( ).
A.10N,方向向右 B.10N,方向向左
C.9N,方向向右 D.9N,方向向左
【答案】D
【详解】撤去力F2,物块水平受推力F1,但根据题意可知,推力F1小于物块与接触面间的最大静摩擦力即滑动摩擦力,所以物块不会运动,所以依然处于平衡状态,根据平衡条件可知,此时摩擦力与推力F1等大反向.所以摩擦力方向向左,大小9N.
A. 10N,方向向右,与分析不符,故A错误.
B. 10N,方向向左,与分析不符,故B错误.
C. 9N,方向向右,与分析不符,故C错误.
D. 9N,方向向左,与分析相符,故D正确.
8.木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。已知系统置于水平地面上静止不动,如图甲所示,现对木块B施加一水平向右的拉力F,如图乙所示,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。关于A、B木块的受力情况说法正确的是( )
A.未施加力F时,木块A、B受到的摩擦力分别为12.5 N、15 N
B.若要拉动木块B,则需施加拉力F的最小值为27.5 N
C.若施加30 N的力,当木块A的状态稳定后,所受摩擦力的大小为12.5 N
D.若在力F作用下,木块A、B一起保持匀速直线运动,则拉力F的大小为15 N
【答案】C
【详解】A.未施加力F时木块A、B处于静止状态,根据二力平衡可知此时木块A、B受到的摩擦力与弹簧弹力大小相等,结合胡克定律有
可得,故A错误;
B.当木块B刚要滑动时,木块B受到的摩擦力为最大静摩擦力
由平衡条件有
则拉力,故B错误;
C.木块A与水平地面间的最大静摩擦力为
,A、B均会滑动,则木块A所受摩擦力的大小为,故C正确;
D.当木块A、B一起保持匀速直线运动时,将A、B看作整体,由二力平衡可得有,故D错误。
故选C。
9.用下图所示装置演示“静摩擦力”的大小。当重物连同盘的总重力为2N时,弹簧测力计显示拉力示数为8N。现往盘中加砝码,当盘与砝码总重力为12N时,弹簧测力计示数为( )
A.12N B.8N C.6N D.4N
【答案】B
【详解】加砝码前,木块处于静止状态,木块受到的静摩擦力方向向右,大小为
同时说明木块与桌面间的最大静摩擦力至少为6N
当加砝码后,即绳中拉力改变后,水平方向假设木块不动,其所受摩擦力大小为
小于最大静摩擦力,故木块仍静止,弹簧测力计示数仍为8N
故ACD均错误,B正确。
故选B。
10.重的物体放在水平桌面上,至少要用的水平推力才能使它从原地开始运动。物体移动以后,用的水平推力,就可以使物体继续做匀速直线运动,则物体与桌面之间的动摩擦因数、二者之间的最大静摩擦力分别为( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【详解】由题意,可知物体与桌面之间的最大静摩擦力为
滑动摩擦力为
求得
故选B。
▌题型03 滑动摩擦力的大小及方向
1.滑动摩擦力方向的判断
2.滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:由Ff=μFN计算。
注意:FN是正压力,其大小不一定等于物体的重力。
(2)二力平衡法:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。
注意:物体静止时也可能受到滑动摩擦力。
11.如图,粗糙的水平地面上,质量为3的木块以一定的初速度向右滑行的同时还受到一个向左的10N水平推力的作用,已知地面的动摩擦因数为0.2,,在木块停止运动之前,下列说法正确的是( )
A.木块受到水平向右的滑动摩擦力 B.地面对木块的支持力为3N
C.地面对木块的滑动摩擦力大小为6N D.水平推力F越大,摩擦力就越大
【答案】C
【详解】A.木块相对地面向右运动,则受到水平向左的滑动摩擦力,故A错误;
BC.竖直方向根据平衡条件可得,地面对木块的支持力为
地面对木块的滑动摩擦力大小为 ,故B错误,C正确;
D.滑动摩擦力只与有关,水平推力F越大,摩擦力保持不变,故D错误。
故选C。
12.一根质量为m,长为L的均匀长方体木料放在水平桌面上,木料与桌面间的动摩擦因数为,现用水平力推木料,当木料经过如图所示的位置时,桌面对它的摩擦力的大小为( )
A. B. C. D.0
【答案】C
【详解】均匀长方体木料运动到如图位置时,其重心在木料的上,仍作用在桌面的重力与正压力大小相等,故
13.用如图所示的装置探究摩擦力的变化规律,把木块放在水平长木板上,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团,它可以随指针移动,并作为指针到达最大位置的标记。用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使拉力由0缓慢增大。下列说法正确的是( )
A.木块开始运动前,摩擦力可以用公式计算
B.该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小
C.木块开始运动前,拉力小于摩擦力
D.当拉力达到某一数值时木块开始移动,运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大
【答案】B
【详解】A.开始时木块保持不动,木块受静摩擦力,不可以用公式计算,故A错误;
C.木块开始运动前,根据平衡条件可知摩擦力大小始终等于拉力,摩擦力大小随拉力的增大而增大,故C错误;
B.而当拉力增大到某一数值时,木块开始移动,此时静摩擦力恰好达到最大静摩擦力;而由于滑动摩擦力小于最大静摩擦力,所以木块开始移动后拉力将减小,可以根据纸团的位置记录下最大静摩擦力,故B正确。
D.木块放在水平长木板上运动,木块对木板的压力,根据滑动摩擦力公式,可知物体运动过程中木块受到的摩擦力保持不变,故D错误。
故选B。
14.如图所示,轻质弹簧的劲度系数,用其拉着一个重为的物体在水平面上运动。当弹簧的伸长量为时,物体恰在水平面上做匀速直线运动。则( )
A.当弹簧的伸长量为时,物体受到的摩擦力大小为
B.当弹簧的伸长量为时,弹簧弹力为
C.当弹簧的伸长量为时,物体受到的拉力为
D.物体与水平面之间的动摩擦因数为0.6
【答案】A
【详解】AD.当弹簧的伸长量为时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,则滑动摩擦力
物体与水平面之间的动摩擦因数为
当弹簧的伸长量为时,物体受到的摩擦力仍为滑动摩擦力,大小不变,即大小为仍为,A正确,D错误;
BC.当弹簧的伸长量为时,弹簧弹力为,此时物体受到的拉力为60N,BC错误;
故选A。
15.如图所示,足够长的长木板B放在水平地面上,木块A放在B上,右侧通过一段轻绳与水平弹簧测力计的挂钩连接,现用大小为的水平拉力作用在上使其在水平面上向左运动,稳定时,水平弹簧测力计的示数为,下列说法正确的是( )
A.木块A受到的摩擦力为静摩擦力
B.长木板B向左减速运动时,减小
C.长木板B向左加速运动时,变大
D.无论木板的速度为多大,都不变
【答案】D
【详解】A.长木板向左运动时,木块相对于发生了相对滑动,因此受到的是滑动摩擦力,不是静摩擦力,故A错误;
BCD.A始终静止,受力平衡,因此弹簧测力计的示数等于受到的滑动摩擦力大小,即
滑动摩擦力的大小仅由动摩擦因数和正压力决定,与的运动状态(加速或减速)、速度大小都无关,因此无论如何运动,都保持不变,故BC错误,D正确。故选D。
▌题型04 摩擦力的突变问题
1.“静→静”突变:物体受到静摩擦力和其他力的共同作用,当其他力的合力发生变化时,如果仍保持相对静止,则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变。
2.“静→动”突变:物体受到静摩擦力和其他力的共同作用,当其他力变化时,如果发生相对滑动,则静摩擦力可能突变为滑动摩擦力。
3.“动→静”突变:物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用,当相对滑动突然停止时,滑动摩擦力可能突变为静摩擦力。
4.“动→动”突变:物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用,当两物体间的正压力发生变化时,滑动摩擦力的大小随之而变;或两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化,滑动摩擦力的方向也会随之而变。
16.如图所示,把一重力为G的物体贴着墙面在时由静止释放,同时用一个随时间均匀变化的水平推力F将其压在竖直的足够高的平整墙面上,,k为大于0的定值,不计空气阻力。则物体所受的摩擦力随t的变化关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】 时,物体对墙面的正压力为0,摩擦力初始为0;
水平方向正压力,物体沿墙面下滑,受滑动摩擦力,满足,因此摩擦力随从原点开始线性增大。
当时,物体合力为0、速度达到最大,之后随继续增大,,物体开始减速,但只要物体还在滑动,就仍为滑动摩擦力,会继续增大到大于的数值,直到物体速度减为0。物体速度减为0后静止在墙面上,变为静摩擦力,静摩擦力与重力平衡,大小恒等于,不再变化。
综上,摩擦力的变化规律为:先从原点线性增长到大于的数值,随后突变到并保持水平。
故选B。
17.如图所示,质量为的物体与地面间的动摩擦因数,从时刻开始以初速度沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力的作用,取向右为正方向,该物体受到的摩擦力随时间变化的图像是下列图中的(取)( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】物体从开始以初速度沿水平地面向右做匀减速运动,受到的滑动摩擦力大小为,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,则,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,方向向右,为正值。
故选A。
18.某同学在探究“摩擦力与运动关系”时,设计了如图甲所示装置:水平实验台上固定一个力传感器,传感器通过轻质细线连接质量为的物块,物块放在粗糙的长木板上。某同学水平向左拉动长木板,传感器实时记录细线拉力大小,得到的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.长木板未拉动时,物块所受摩擦力大小随拉力增大而减小
B.长木板刚开始向左滑动时,物块所受摩擦力大小会突然变小
C.长木板减速向左滑动时,物块所受摩擦力大小大于传感器的拉力大小
D.长木板加速向左滑动时,物块所受摩擦力大小会随木板速度增大而增大
【答案】B
【详解】A.开始阶段水平拉力小于试验台对长木板的最大静摩擦力,物块不受静摩擦力作用;当水平拉力超过试验台对长木板的最大静摩擦力时,物块才开始受向左的静摩擦力作用,随着拉力增大而增大,直到发生相对滑动,故A错误;
B.由乙图可知,长木板刚开始向左滑动时,物块所受摩擦力大小会突然变小,故B正确;
C.长木板减速向左滑动时,物块处于静止状态,根据平衡条件可得
即物块所受摩擦力大小等于传感器的拉力大小,故C错误;
D.根据可知,物块所受摩擦力大小只与动摩擦因数和正压力有关,与速度无关,故D错误。故选B。
19.如图所示,一物体在粗糙的水平面上以初速度向左压缩弹簧,时刻物体停下,此后静止不动。取水平向左为正方向,则该物体所受的摩擦力随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】物体向左运动时,滑动摩擦力大小为保持不变,方向向右(负方向);停止后(时刻以后)受静摩擦力大小为保持不变,方向向左(正方向)。故选A。
20.如图所示,两质量都为1kg的物块A、B用轻绳连接放在水平地面上,轻绳刚好伸直,物块与地面间动摩擦因数均为0.2(最大静摩擦力略大于滑动摩擦力)。现用一水平拉力F拉B,则随F增大,B受地面摩擦力大小的变化情况为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】当拉力F小于物块B的最大静摩擦力时,对于B,拉力F与静摩擦力平衡,绳子无拉力,所以A无运动趋势,即A不受到摩擦力。当拉力F大于物块B的最大静摩擦力而小于两倍最大静摩擦力时,绳子被拉紧,物块B受到的拉力F、绳子的拉力及最大静摩擦力三力平衡,此过程物块B受到的最大静摩擦力不变,物块A受绳子的拉力,有向前运动的趋势,从而产生静摩擦力,并随着拉力F的增大而增大,直到最大静摩擦力。当拉力F大于两倍最大静摩擦力时,两物块都滑动,所受到的摩擦力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力略小于最大静摩擦力。故选A。
▌题型05 多接触面间的摩擦力问题
1.核心难点:判断有几个接触面、每个接触面有没有相对运动 / 相对运动趋势,逐个分析,不能混在一起
2.关键口诀:先隔离,判趋势;分接触面,各自算;动摩擦用f=μN,静摩擦靠受力平衡求。
21.如图所示,用两块相同的木板A、B夹住四个质量均为m的木块,使系统静止,木块间接触面均在竖直平面内,则木块1与木块2之间的摩擦力大小为( )
A.0 B. C. D.
【答案】C
【详解】依题意,对4块木块整体受力分析,由平衡条件可得
可得,木板A对1的静摩擦力大小为
方向竖直向上,隔离1受力分析,由平衡条件可得
可求得木块2与木块1之间的摩擦力为
负号表示方向竖直向下,故选C。
22.如图所示,A、B、C三个物体的质量相等,现有F=3N的两个水平力分别作用于A、B两个物体上,A、B、C都静止。则地面对A物体、A物体对B物体、B物体对C物体的摩擦力大小分别为( )
A.3N、3N、0 B.3N、0、3N C.0、3N、0 D.0N、3N、3N
【答案】C
【详解】对A、B、C整体,由平衡条件可知地面对A的摩擦力为零。对B、C整体,设A对B的摩擦力为,由平衡条件,水平方向有
可得
方向水平向左。对C,水平方向上不受力,由平衡条件,可知B对C的摩擦力为零。
故选C。
23.如图所示,一位同学用双手水平夹起一摞书,并停留在空中。已知手掌与书间的动摩擦因数,书与书间的动摩擦因数,设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小。若每本书的质量为,该同学对书的水平正压力为,每本书均呈竖直状态,重力加速度大小取,则下列说法正确的是( )
A.每本书受到的合力大小不等 B.书与书之间的摩擦力大小均相等
C.他最多能夹住42本书 D.他最多能夹住60本书
【答案】C
【详解】A.每本书受到的摩擦力的合力与重力平衡,所以每本书合力大小都为0,A错误;
B.越靠外侧,书与书间的摩擦力越大,B错误;
CD.以这一摞书为研究对象,每只手对其的最大静摩擦力为:
这一摞书受力平衡
解得
但书与书间的最大静摩擦力为
除了左右两侧跟手接触的两本书,以剩下的这一部分书为对象,由平衡条件
解得
加跟手接触的两本书,共42本书,故C正确,D错误。
故选C。
24.打印机在正常工作的情况下,进纸系统能做到每次只进一张纸。进纸系统的结构如图所示,图中刚好有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为,工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向右
B.第6张纸与第7张纸之间的摩擦力大小为
C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为
D.若,进纸系统仍能正常进纸
【答案】C
【详解】A.第2张纸静止,第3张纸对它的静摩擦力需平衡第1张纸对它的向右的摩擦力,因此第2张纸受到第3张纸的静摩擦力方向向左,故A错误;
BC.第2张纸受到第1张纸的滑动摩擦力为
由受力平衡可知,第2张纸受到第3张纸的静摩擦力的大小等于第2张纸受到第1张纸的滑动摩擦力的大小,即
以此类推第6张纸与第7张纸之间、第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都为,故B错误,C正确;
D.搓纸轮与第1张纸之间的最大静摩擦力为
第1张纸受到第2张纸的最大静摩擦力为
若,则有
所以搓纸轮与第1张纸之间会发生相对滑动,不会进纸,打印机不会正常工作,故D错误。
故选C。
25.如图所示,位于水平地面上的物块通过跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到物块和物块的两段绳都是水平的.已知物块与物块之间以及物块与地面之间的动摩擦因数都是,两物块的质量都是,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力拉物块使它做匀速运动,则的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】已知物块向右做匀速运动,由于轻绳的牵制,物块必然向左做匀速运动.由于物块与物块间发生相对运动,所以两者间具有滑动摩擦力,且物块受到物块的摩擦力向右,物块受到物块的摩擦力向左. 设物块与物块间轻绳的拉力大小为,对物块进行受力分析,根据二力平衡有
对物块进行受力分析,水平方向受力如图所示,为物块对物块的摩擦力,为地面对物块的摩擦力,由滑动摩擦力公式得
根据平衡条件有
故选A。
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3.2摩擦力(题型突破)
题型01判断是否存在静摩擦力及方向
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】C
题型02静摩擦力的大小
6.【答案】C
7.【答案】D
8.【答案】C
9.【答案】B
10.【答案】B
题型03滑动摩擦力的大小及方向
11.【答案】C
12.【答案】C
13.【答案】B
14.【答案】A
15.【答案】D
■题型04摩擦力的突变问题
16.【答案】B
17.【答案】A
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18.【答案】B
19.【答案】A
20.【答案】A
1题型05多接触面间的摩擦力问题
21.【答案】C
22.【答案】C
23.【答案】C
24.【答案】C
25.【答案】A
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