2022年高考物理一轮复习夯实核心素养-摩擦力（解析版）

第二章相互作用一一力

2.2摩擦力

必备知识清单

一、静摩擦力与滑动摩擦力

1.两种摩擦力的比较

名称

静摩擦力滑动摩擦力

定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力

①接触面粗糙①接触面粗微

产生条件②接触处有压力②接触处有压力

③两物体间有相对运动趋势③两物体间有相对运动

大小OvFfWFfmFf="N

方向与受力物体相对运动趋势的方向粗反与受力物体相对运动的方向粗反

作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动

二、“三点”）2E忌

1.摩擦力的方向总是与物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反,但不一定与物体的

运动方向相反.

2.摩擦力总是阻碍物体间的相对运动（或相对运动趋势）,但不一定阻碍物体的运动，即摩

擦力可以是阻力，也可以是动力.

3.受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定与施力物体保持相对静止.

命题点精析（一）静摩擦力的有无及方向的判断

思维程序如下：

不发生相无相对运.无静摩

对滑动」方向与相

假设法________动趋势-擦力

假设物体间11对运动趋

接触面光滑势的方向

不发生相有相对运有静摩

j，相反

对滑动T

［动趋势j［擦力/

先判断物体的状态（即加速度的方向），再利用

状态法牛顿第二定律（歹=加。）确定合力，然后通过受

力分析确定静摩擦力的大小及方向

先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方

牛顿第三定律法

向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到

的静摩擦力的方向

典型例题

【例1】某运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，则该运动员（）

A.受到水平向前的摩擦力

B.受到水平向后的摩擦力

C.受到竖直向上的支持力

D.所受支持力由脚底形变产生

【答案】C

【解析】运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，运动员在水平方向无运

动的趋势，则她面对人无摩擦力，A、B错误；运动员竖直方向受力平衡，受

到地面竖直向上的支持力和竖直向下的重力，C正确；人所受支持力由地面的

形变产生，D错误。

【练1】中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一.在楷书笔画中，长横的写法要领

如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带.某同学在水平桌面

上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住，如图所示.则在向

右行笔的过程中（）

r一

A.镇纸受到向左的摩擦力

B.毛笔受到向左的摩擦力

C.白纸只受到向右的摩擦力

D.桌面受到向右的摩擦力

【答案】BD

【解析】白纸和镇纸始终处于静止状态，对镇纸受力分析知，镇纸不受摩擦力，否则水平

方向受力不平衡.镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力，故A错误；在

书写的过程中毛笔相对纸面向右运动，受到向左的摩擦力，故B正确；白纸与镇纸之间没

有摩擦力，白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到毛笔对白纸向右的摩擦力以及

桌面对白纸向左的摩擦力，故C错误；根据牛顿第三定律，白纸对桌面的摩擦力向右，故

D正确.

【练2】如图所示，物体4、8在力厂作用下一起以相同速度沿厂方向匀速运动，关于物体工

所受的摩擦力，下列说法正确的是(D)

A.甲、乙两图中物体N均受摩擦力，且方向均与尸相同

B.甲、乙两图中物体/均受摩擦力，且方向均与产相反

C.甲、乙两图中物体N均不受摩擦力

D.甲图中物体/不受摩擦力，乙图中物体/受摩擦力，方向和产相同

【答案】D

【解析】用假设法分析：甲图中，假设/受摩擦力，与4做匀速运动在水平方向合力

为零不符，所以/不受摩擦力；乙图中，假设/不受摩擦力，力将相对8沿斜面向下运

动，则知力受沿F方向的摩擦力；选项正确.

命题点精析(二)摩擦力的分析与计算

1.静摩擦力的分析

(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小.

(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则居=〃u若除受静摩擦力外，物体还受其他力，

则产合=机“，先求合力再求静摩擦力.

2.滑动摩擦力的分析

滑动摩擦力的大小用公式a="人来计算，应用此公式时要注意以下几点：

(1)〃为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；氏为两接触面间的

正压力，其大小不一定等于物体的重力.

(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关.

典型例题

【例2】矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推

力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度。斜向上飞行

时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、

发动机推力为、与速度方向垂直的升力B和与速度方向相反

的空气阻力为。下列受力分析示意图可能正确的是()

【答案】A

【解析】由题给信息可知，升力/2与速度方向垂直，B、D错误；空气阻力

用与速度方向相反，C错误，故A正确。

【练3】（多选）如图所示，长木板力与物体8叠放在水平地面上，物体与木板左端立柱间放置

水平轻质弹簧，在水平外力尸作用下，木板和物体都静止不动，弹簧处于压缩状态.将外

力厂缓慢减小到零，物体始终不动，在此过程中（）

—F

A

〃，〃〃）〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃

A.弹簧弹力不变

B.物体8所受摩擦力逐渐减小

C.物体8所受摩擦力始终向左

D.木板/所受地面的摩擦力逐渐减小

【答案】AD

【解析】将外力尸缓慢减小到零，物体始终不动，则弹簧的长度不变，弹力不变，选项A

正确；对物体8,因开始时所受摩擦力的方向不确定，则有F弹=尸±圻，则随F的减小，

物体8所受摩擦力的大小和方向都不能确定，选项B、C错误；对/、8与弹簧组成的整

体，在水平方向，力厂与地面对力的摩擦力平衡，则随F的减小，木板/所受地面的摩擦

力逐渐减小，选项D正确.

【练4】如图所示，质量为切的木块产在质量为M的长木板岫上滑行，长木板放在水平面上

一直处于静止状态.若必与地面间的动摩擦因数为出，木块P与长木板成间的动摩擦因

数为〃2,则长木板仍受到地面的摩擦力大小为（C）

V

------P

a------------------------------------------1b

V////////////////////////////////////////////////////7

A.gMgB-〃|（机+A/）g

C.〃2机gD.腌+〃2mg

【答案】C

【解析】木块P对长木板的滑动摩擦力大小为长木板始终静止，则地面对长木

板的静摩擦力大小为F'=F=mmg,故选项C正确.

【例3】（多选）如图甲所示，/、8两个物体叠放在水平地面上，8的上下表面均水平，A

物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体/的细绳保持水平.从，=0时刻起，

用一水平向右的力F=kt[k为常数）作用在B物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线

如图乙所示，已知后、小t2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力.据此可求（AB）

力专

感A

遥B

//77/7//////////7/77//7.

甲

A.4、8之间的最大静摩擦力

B.水平面与8之间的滑动摩擦力

C./、8之间的动摩擦因数随&

D.8与水平面间的动摩擦因数〃

【答案】AB

【解析】当8被拉动后，拉力传感器才有示数，地面对8的最大静摩擦力为人向=

kt\,A,8相对滑动后，拉力传感器的示数保持不变，则尸侬二奶一/%=4”2一4），选项

A、B正确；由于/、8的质量未知，则"”和〃不能求出，选项C、D错误.

【练5】如图所示，某中学新校区装修时，工人用质量为加的磨石对斜壁进行打磨，当

对磨石施加方向竖直向上、大小为下的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石

与斜壁之间的动摩擦因数为"，则磨石受到的摩擦力大小为（）

A.p（F-mg）cos0B.（尸一机g）sinJ__________

C.（F—wg）cos0D.P（F-mg）

【答案】cL/X/

【解析】磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状L_____________

态，由图可知，尸一定大于重力：

先将重力与向上的推力合成后，将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可

得在沿斜面方向有：

f—（F—mg）cos0;

在垂直于斜面方向上有：FN=（F—"?g）sin6

则片（尸一加g）cos0=〃（歹一加g）sin0o

【练6】物块在轻绳的拉动下沿倾角为30。的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行.已知

物块与斜面之间的动摩擦因数为7，重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1

500N,则物块的质量最大为（）

A.150kgB.1004kg

C.200kgD.20*kg

【答案】A

【解析】设物块的质量最大为将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平

衡条件，在沿斜面方向有尸="?gsin30°+^?gcos30°,当尸=1500N时，物块的质量最

大，解得"?=150kg,A项正确.

命题点精析（三）摩擦力突变问题

1.静摩擦力的突变问题：静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相

对运动趋势，而且静摩擦力存在最大值.静摩擦力为零的状态是方向变化的临界状态；静

摩擦力达到最大值是物体恰好保持相对静止的临界状态.

2.滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的

压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面发生变化或接触面受到的压力发生变

化，则滑动摩擦力就会发生变化.

当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能导致静

摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。常见的摩擦力突变模型如下。

分类案例图示

“静一静”笑变

在水平力尸作用下物体静止于斜面上，尸突

然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力

的大小或方向将“突变”

物体放在粗糙水平面上，作用在物体上的水

“静一动”突变平力F从零逐渐增大，当物体开始滑动时，

物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”

为滑动摩擦力

“动一静”突，变

滑块以。。冲上斜面做减速运动，当到达某位

置时速度减为零而后静止在斜面上，滑动摩

擦力“突变”为静摩擦力

水平传送带的速度。1大于滑块的速度。2,滑

“动—动”突变

块受滑动摩擦力方向水平向右，当传送带突

然被卡住时，滑块受到的滑动摩擦力方向

，，突变”为向左

典型例题

【例4】表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，木板由水平位置缓慢

向上转动（即木板与地面的夹角a变大，最大静摩擦力大于滑动摩擦力），另一端不动，则

木块受到的摩擦力R随角度a变化的图象是下列图中的（）

【答案】C

【解析】本题涉及摩擦力的渐变和突变，我们分阶段斫究：①初始木板处于水平位

置，此时有a=0,/=0;②从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前，木块所受的是

静摩擦力，由于木板缓慢转动，可认为木块处于平衡状态.由平衡条件可知，/静=

/ngsina,因此，静摩擦力随a的增大而增大，它们满足正弦规律变化；③木块相对于木板

刚要滑动时达到临界状态，此时木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力,启，随着a继续增

大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足.4沙■济；④木块相对于木板开始

滑动后，f^=nmgcosa,则木块所受的滑动摩擦力随a的增大而减小，满足余弦规律变

兀

化；⑤最后，0=5,f=0.据以上分析可知，选项C正确.

“静一静”突变

【练7】如图所示，质量为10kg的物体N拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5

N时，物体/处于静止状态.若小车以1m"的加速度向右运动，则(g=10m/s2)()

A.物体/相对小车向右运动

B.物体N受到的摩擦力减小

C.物体/受到的摩擦力大小不变

D.物体/受到的弹簧的拉力增大

【答案】C

【解析】由题意得，物体力与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm》5N,小车加速运动

时，假设物体力与小车仍然相对静止，则物体/所受合力/合=加°=10N,可知此时小车

对物体/的摩擦力为5N,方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体力受到的摩擦

力大小不变，故选项A、B错误，C正确；物体4受到的弹簧的拉力大小不变，故D错

'O

1天.

“动一静”突变

【练8】如图所示，斜面固定在地面上,倾角为J=37°(sin370=0.6,««37。=0.8).质量为1

kg的滑块以初速度°。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R随时间变化的图象是下图中的(取初速度。。的方向为

正方向)(g=10m/s2)(B)

6

OO

—6

—6.4—6.4

【答案】B

【解析】滑块上升过程中受滑动摩擦力，由F{=附和FN=mgcos0联立得a=6.4

N,方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力机gsin兴〃wgcos/滑块不

动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得R="igsin。，代入可得Fr=6N,方向沿

斜面向上，故选项B正确.

“静一动”突变

【练9】（多选）在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如

图甲所示的演示装置，力传感器/与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感

器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连（调节传感器高度使细绳水平），

滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空砂桶（调节

滑轮使桌面上部细绳水平），整个装置处于静止状态.实验开始时打开传感器同时缓慢向砂

桶里倒入砂子，小车一旦运动起来，立即停止倒砂子，若力传感器采集的图象如图乙所

示，则结合该图象，下列说法正确的是（）

A.可求出空砂桶的重力

B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小

C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小

D.可判断第50秒后小车做匀速直线运动（滑块仍在车上）

【答案】ABC

【解析】f=0时刻，传感器显示拉力为2N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小

为2N,由车与空砂桶受力平衡可知空砂桶的重力也等于2N,A对；t=50s时摩擦力达

到最大值，即最大静摩擦力为3.5N,同时小车开始运动，说明带有砂的砂桶重力等于3.5

N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力突变为3

N的滑动摩擦力，B、C对；此后由于砂和砂桶重力3.5N大于滑动摩擦力3N,故第50s

后小车将加速运动，D错.

核心素养大提升

摩擦力方向与运动方向的三类关系

摩擦力的方向可与物体的运动方向相同或相反，也可与物体的运动方向不共线，但与

物体间的相对运动或相对运动趋势的方向一定相反.

1.摩擦力方向与运动方向相同

典型例题

【例5】（多选）如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是（）

V

A.物体受到与运动方向相同的摩擦力作用

B.传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大

C.物体所受的摩擦力与传送的速度无关

D.物体受到的静摩擦力为物体随皮带运输机上升的动力

【答案】ACD

【解析】物体随皮带运输机一起上升的过程中，物体具有相对于皮带下滑的趋势，受

到沿皮带向上的摩擦力作用，是使物体向上运动的动力，其大小等于物体重力沿皮带向下

的分力，与传送的速度大小无关，故A、C、D正确，B错误.

2.摩擦力方向与运动方向相反

【练10】（多选）为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：用

一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力&作用，使木块恰好匀速向下运动

（弹簧随木块一起向下运动），如图所示.现分别测出了弹簧的弹力为、拉力出和木块的重

力G,则以下结论正确的是（）

A.木块受到竖直向下的滑动摩擦力

B.木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑

C.木块与墙壁之间的动摩擦因数为二

r1

F2+G

D.木块与墙壁之间的动摩擦因数为一^二

【答案】BD

【解析】

木块相对于竖直墙壁下滑，受到竖直向上的滑动摩擦力，阻碍木块下滑，A错误，B

正确.

分析木块受力如图所示.由平衡条件可得：FN=