2025版高考物理一轮总复习素养提升第2章相互作用第6讲摩擦力

摩擦力的突变问题分析摩擦力突变问题的方法摩擦力的突变问题，其实质就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下四点：(1)分析临界状态，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态。(2)静摩擦力是被动力，且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，处于相对滑动或相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值。(3)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，如果接触面的动摩擦因数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。(4)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。►考向1“静—静”突变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，但物体受到的静摩擦力的大小或方向发生了“突变”。(多选)如图甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力F的作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的规律如图乙所示。则在0～t0时间内物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向)(BCD)[解析]物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡，方程为F－mgsinθ＋Ff＝0，解得Ff＝mgsinθ－F，若初态mgsinθ＝F，则B项正确；若初态mgsinθ>F，则C项正确；若初态mgsinθ<F，则D项正确。►考向2“静—动”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，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。(多选)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一力传感器相连接，连接力传感器和物体A的细绳保持水平。从t＝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k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。据此可求(AB)A．A、B之间的最大静摩擦力B．水平面与B之间的滑动摩擦力C．A、B之间的动摩擦因数μABD．B与水平面间的动摩擦因数μ[解析]地面对B的最大静摩擦力为Ffm＝kt1，A、B相对滑动后，力传感器的示数保持不变，则FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，A、B两项正确；由于A、B的质量未知，则μAB和μ不能求出，C、D两项错误。►考向3“动—静”突变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。如图甲所示，质量为0.4kg的物块在水平力F作用下由静止释放，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4，力F随时间t变化的关系如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10m/s2。下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力大小与时间(Ff－t)变化关系的是(C)[解析]物块水平方向受力平衡，F＝FN＝5t，滑动摩擦力方向竖直向上，Ff＝μFN＝0.4×5t＝2t。所以Ff－t图像是过原点的倾斜直线，斜率k＝2，当物块静止时，物块受到静摩擦力作用Ff＝mg＝4N，当Ff<mg＝4N，物块做加速运动，当Ff>mg＝4N时，物块做减速运动到速度为零，物块静止，其所受静摩擦力为Ff＝mg＝4N，即物块先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，有eq\f(Ffmax,2)＝mg，得Ffmax＝8N＝2t，知t＝4s，故C正确，A、B、D错误。►考向4“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，则物体将继续受滑动摩擦力作用，但其方向发生改变。[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＝gsinθ＋μgcosθ；当小木块速度与传送带速度相同时，由于μ<tanθ，即μmgco