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备考2024届高考物理一轮复习讲义第二章相互作用第2讲摩擦力牛顿第三定律考点2摩擦力的突变模型
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这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第二章相互作用第2讲摩擦力牛顿第三定律考点2摩擦力的突变模型，共4页。
研透高考 明确方向
命题点1 “静—静”突变
8.一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1＝10N，F2＝2N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为（ C ）
A.10N，方向向左B.6N，方向向右
C.2N，方向向右D.0
解析 当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8N，方向向左，可知最大静摩擦力Ffmax≥8N，当撤去力F1后，F2＝2N＜Ffmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F2等大反向，C项正确.
命题点2 “静—动”突变
9.某同学用力传感器来探究摩擦力，他将力传感器接入数据采集器，再连接到计算机上.将一质量m＝3.75kg的木块置于水平桌面上，用细绳将木块和传感器连接起来进行数据采集，然后沿水平方向缓慢地拉动传感器至木块运动一段时间后停止拉动.获得的数据在计算机上显示出如图所示的图像.下列有关这个实验的说法正确的是（g取10m/s2）（ B ）
A.0～6s内木块一直受到静摩擦力的作用
B.最大静摩擦力比滑动摩擦力大
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.8
D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11
解析 在0～2s内，木块不受外力，此时没有摩擦力，A错误.由题图可知，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大.刚开始木块处于静止状态，木块受拉力和水平桌面给的静摩擦力，二力平衡，当拉力达到4N时，木块开始发生相对滑动，木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力.由题图可知木块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm＝4N，而滑动摩擦力Ff＝3N，B正确.根据滑动摩擦力公式得μ＝FfFN＝3N3.75×10N＝0.08，C、D错误.
命题点3 “动—静”突变
10.如图所示，把一重力为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上，从t＝0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系图是选项中的（ B ）
A B C D
解析 当墙壁对物体的摩擦力f小于重力G时，物体加速下滑；当f增大到等于G时（即加速度为零时），物体速度达到最大，物体继续下滑；当f＞G时，物体减速下滑.上述过程中摩擦力f＝μF＝μkt，即f－t图像是一条过原点的斜向上的线段.当物体速度减到零后，物体静止，物体受到的滑动摩擦力突变为静摩擦力，由平衡条件知f＝G，此时图像为一条水平线，B正确.
命题点4 “动—动”突变
11.如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37°（sin37°＝0.6，cs37°＝0.8）.质量为1kg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0.7），则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取初速度v0的方向为正方向，g取10m/s2）（ C ）
解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcsθ，联立解得Ff＝5.6N，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinθ＞μmgcsθ，滑块下滑，滑块所受的摩擦力方向为沿斜面向上，故C项正确.
命题拓展
命题条件变化，突变类型变化
若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（ B ）
解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcsθ，联立解得Ff＝6.4N，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinθ＜μmgcsθ，滑块不动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得F'f＝mgsinθ，代入数据可得F'f＝6N，方向沿斜面向上，B项正确.
分类
静—静“突变”
静—动“突变”
动—静“突变”
动—动“突变”
案例
说明
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力发生突变时，物体仍能保持静止状态，物体受到的静摩擦力的大小或方向发生了“突变”
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，若物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力
在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑动时，物体将不受摩擦力作用或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向改变了，则滑动摩擦力方向将发生“突变”
案例
图示
在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向发生了“突变”
放在粗糙水平面上的物体，作用在其上的水平力F从零逐渐增大，某一时刻物体开始滑动，物体受地面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力
滑块以初速度v0冲上斜面后做减速运动，当到达某位置时静止，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力
水平传送带的速度v1大于滑块的初速度v2，滑块所受滑动摩擦力的方向向右，当传送带突然被卡住不动时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左
研透高考 明确方向
命题点1 “静—静”突变
8.一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1＝10N，F2＝2N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为（ C ）
A.10N，方向向左B.6N，方向向右
C.2N，方向向右D.0
解析 当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8N，方向向左，可知最大静摩擦力Ffmax≥8N，当撤去力F1后，F2＝2N＜Ffmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F2等大反向，C项正确.
命题点2 “静—动”突变
9.某同学用力传感器来探究摩擦力，他将力传感器接入数据采集器，再连接到计算机上.将一质量m＝3.75kg的木块置于水平桌面上，用细绳将木块和传感器连接起来进行数据采集，然后沿水平方向缓慢地拉动传感器至木块运动一段时间后停止拉动.获得的数据在计算机上显示出如图所示的图像.下列有关这个实验的说法正确的是（g取10m/s2）（ B ）
A.0～6s内木块一直受到静摩擦力的作用
B.最大静摩擦力比滑动摩擦力大
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.8
D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11
解析 在0～2s内，木块不受外力，此时没有摩擦力，A错误.由题图可知，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大.刚开始木块处于静止状态，木块受拉力和水平桌面给的静摩擦力，二力平衡，当拉力达到4N时，木块开始发生相对滑动，木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力.由题图可知木块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm＝4N，而滑动摩擦力Ff＝3N，B正确.根据滑动摩擦力公式得μ＝FfFN＝3N3.75×10N＝0.08，C、D错误.
命题点3 “动—静”突变
10.如图所示，把一重力为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上，从t＝0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系图是选项中的（ B ）
A B C D
解析 当墙壁对物体的摩擦力f小于重力G时，物体加速下滑；当f增大到等于G时（即加速度为零时），物体速度达到最大，物体继续下滑；当f＞G时，物体减速下滑.上述过程中摩擦力f＝μF＝μkt，即f－t图像是一条过原点的斜向上的线段.当物体速度减到零后，物体静止，物体受到的滑动摩擦力突变为静摩擦力，由平衡条件知f＝G，此时图像为一条水平线，B正确.
命题点4 “动—动”突变
11.如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37°（sin37°＝0.6，cs37°＝0.8）.质量为1kg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0.7），则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取初速度v0的方向为正方向，g取10m/s2）（ C ）
解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcsθ，联立解得Ff＝5.6N，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinθ＞μmgcsθ，滑块下滑，滑块所受的摩擦力方向为沿斜面向上，故C项正确.
命题拓展
命题条件变化，突变类型变化
若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（ B ）
解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcsθ，联立解得Ff＝6.4N，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinθ＜μmgcsθ，滑块不动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得F'f＝mgsinθ，代入数据可得F'f＝6N，方向沿斜面向上，B项正确.
分类
静—静“突变”
静—动“突变”
动—静“突变”
动—动“突变”
案例
说明
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力发生突变时，物体仍能保持静止状态，物体受到的静摩擦力的大小或方向发生了“突变”
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，若物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力
在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑动时，物体将不受摩擦力作用或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向改变了，则滑动摩擦力方向将发生“突变”
案例
图示
在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向发生了“突变”
放在粗糙水平面上的物体，作用在其上的水平力F从零逐渐增大，某一时刻物体开始滑动，物体受地面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力
滑块以初速度v0冲上斜面后做减速运动，当到达某位置时静止，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力
水平传送带的速度v1大于滑块的初速度v2，滑块所受滑动摩擦力的方向向右，当传送带突然被卡住不动时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左
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