2024年高考物理第一轮考点复习精讲精练 第3讲 重力 弹力 摩擦力（原卷版+解析）

第3讲重力弹力摩擦力

目录

考点一弹力的分析与计算........................................................1

考点二滑轮模型与死结模型问题..................................................1

考点三摩擦力的分析与计算......................................................3

考点四摩擦力的突变问题........................................................4

练出高分.........................................................................6

考点一弹力的分析与计算

I.弹力有无的判断

(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断形变较

明显的情况.

(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若

运动状态不变,则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力.

(3)技态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.

(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维

持原来的运动状态.

2.弹力方向的判断

(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.

(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.

3.弹力大小计算的三种方法：

(1)根据力的平衡条件进行求解.

(2)根据牛顿第二定律进行求解.

(3)根据胡克定律进行求解.

①内容：弹簧发生弹性形变时.弹力的大小尸跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.

②表达式：F=kx.k是弹簧的劲度系数,单位为N/m；〃的大小由弹=自身性质决定.x是弹簧长度

的变化量,不是弹簧形变以后的长度.

[例题1](2023♦德阳模拟)如图所示，将一细杆放在光滑半球形容器内，处于静止状态，它与容器

的接触点分别为点A、点B,下列关于细杆的说法中正确的是（)

A.若细杆的形状规则，则细杆的重心一定在它的几何中心

B.细杆的重心一定位于AB之间

C.细杆在A点处可能不受弹力

D.细杆的重心可能位于B点

［例题2J（2022•肥西县校级模拟）如图所示，OA、OB是两根光滑的金属杆，且AOJ_OB,OA与

水平方向呈60°角。小球a、b分别套在OA和OB两根杆上，其质量均为m,某位置系统处于

平衡状态，弹簧与金属杆OB呈60°用。己加重力加速变为g,弹簧的劲度系数为k。则以下说

法中错误的是（）

A.此时弹簧处于压缩状态，且其压缩最等于T

k

B.小球a受到OA杆的弹力大小为mg

C.小球b受到OB杆的弹力大小为V5mg

D.向下移动小球b至。点，待系统再次平衡后，弹簧压缩量变为等

［例题3］（2022•葫芦岛二模）每个工程设计都蕴含一定的科学道理.如下图中的家用燃气炉架有四

个爪，若将总质量为m的锅放在图甲所示的炉架上，示意图如图乙，忽略爪与锅之间的摩擦力，

设锅为半径为R的球面，则每个爪与锅之间的弹力（）

甲乙

十1

A.等于［mgB.小t于-zrg

4

C.R越大，弹力越小D.R越大，弹力越大

考点二滑轮模型与死结模型问题

1.死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张

力不一定相等.

2.注意：轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定

律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向.

［例题4］如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质最为10kg的物

体，ZACB=30c,g®10m/s2o

（2）横梁BC对C端的支持力大小及方向。

（3）若图中横梁BC换为水平轻杆，且B端用钱链固定在竖直墙上，如图乙所示，请在图中画出

C点的受力分析图。

［例题5］如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕

过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端挂一重物，BO与竖直方向夹角8=45°,系统

保持平衡.若保持滑轮的位置不变，改变0的大小，则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是

()

A.只有角e变小，作用尢才变大

B.只有角e变大，作用力才变大

c.不论角e变大或变小，作用力都是变大

D.不论角e变大或变小，作用力都不变

匀速转动，确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮

与白纸之间的动摩擦因数为阳，白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为黑，打印机

内每张白纸的质量m。不考虑静电力的影响，重力加速度g已知，下列说法正确的是（）

A.滚轮对第一张白纸的摩擦力大小为阳F

B.第二、三张白纸间的摩擦力大小为卬（F+2mg）

C.第三、四张白纸间的摩擦力大小为0（F+mg）

D.越靠近底座白纸间的摩擦力越大

［例题8］（2023•翠屏区校级模拟）越来越多的人喜欢挑战极限，如图是两位“勇士”参与溜索活动，

两倾斜的钢丝拉索分别套有M、N两个滑轮（滑轮与绳之间有可调节的制动片），两滑轮上用安

全带系着两位“勇士”，当他们都沿拉索向下滑动时，M上的带子与索垂直，N上的带子始终竖

直向下，则以下判断正确的是（）

钢索.…..

勇士

A.M情况中，滑轮与索之间有摩擦力

B.N情况中，滑轮与索之间无摩擦力

C.M情况中“勇士”做匀速直线运动

D.N情况中“勇士”做匀速直线运动

［例题9］（多选）（2023•鄱阳县校级一模）如图，斜面上放置一个长木板B,木板上放了一个物体

A,用一个沿斜面向上的拉力F作用在物体A上，使A沿着木板B向上匀速滑动，而此过程

中，木板B一直保持静止状态，下列说法正确的是（）

A.木板B可能不受斜面定它的摩擦力作用

B.木板B的上下两个表面受到的摩擦力方向一定相反

C.若拉力F变大一些，则木板B受到斜面的摩擦力大小和方向都不会发生改变

D.物体A滑离木板B后，木板B受到斜面的摩擦力的大小可能不改变

［例题1（”（2023•铜仁市模拟）如图1所示，质量均为m、表面粗糙程度不同的三个物块a、b、c,

放在三个完全相同的斜面体上，斜面体质量为M、底部倾角为心物块a、b、c以相同初速度

下滑，斜面体始终保持静止，其vt图像如图2所示。a、b、c与斜面之间的动摩擦因数分别为

2、即、内，斜面体对地面的压力分别为FNa、FNb、FNC,斜面体对地面的摩擦力分别为fa、fb、

fco下列判断正确的是（）

A.Ha>pb>|lc

B.FNH=(M+m)g,fb=O

C.FNa<(M+m)g,fa=且方向水平向右

V

D.FNC>(M+m)g,fc=/)且方向水平向右

考点四摩擦力的突变问题

［例题11］（多选）长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如

图甲所示，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），另一端不动，摩擦力

传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随着角度a的变化图象如图乙所示。下列判断正确的是（）

木块与木板间的动摩擦因数U=—

B.木块与木板间的动摩擦因数以=」^-

C.木板由水平位置转到8:的过程中，木块相对于木板保持静止

D.木板由U转到82的过程中，木块的速度变化越来越快

［例题12］（多选）（2022秋•沙坪坝区校级月考）如图甲所示是测量物块和长木板间动摩擦因数的实

验装置：水平桌面上固定一个力传感器，传感器通过细绳水平拉住物块，物块放置在粗糙的长

木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图乙所示。则（）

力传感器

物次/4

3

2

长木板°2.53.03.54.04.55.05.56.0

A.2.5〜3.0s拉木板的外力一定为0

B.3.5〜4.0s拉木板的外力一定在增大

C.3.5〜4.0s木板可能向右加速运动

D.5.0〜5.5s木板可能做变减速百线运动

［例题13］（多选）用图甲装置研究摩擦力，水平实验台上放长木板，长木板上放物块，用不可伸长

的细线连接物块和固定在实验台上的力传感器。水平向左拉长木板，传感器记录的F-1图象如

图乙所示。下列说法正确的是（）

10-

力传感器

4-

实脸台长木板0-

2.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0市

A.实验中不必让长木板做匀速运动

B.图乙曲线反映了施加在长木板上的拉力随时间的变化关系

C.物块与长木板间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小之比约为10：7

D.要测出物块与长木板间的动摩擦因数，不需要添加测量仪器

[例题14]（2022•肥西县校级模拟）如图甲所示，质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木

板与地面间的动摩擦因数阳=0/，在木板的左端放置一个质量m=1kg的物块，物块可视为质

点，物块与木板间的动摩擦因数阳=0.4。设木板足够长，现对物块施加一个水平向右的力F,

力F随时间t的变化如图乙所示。已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，取g=10m/s2,则下面

四个图中能正确反映物块受到木板的摩擦力大小f随时间I变化的是（）

甲乙

练出高分

一.选择题（共10小题）

I.（2023•天津一模）2022年卡塔尔世界杯足球赛，就像是全世界球迷们的狂欢节，尤其是无数青少

年为此着迷不己。如图所示为四种与足球有关的倩景，下列说法正确的是：）

甲图乙图内图

A.静止在场地上的足球（图甲）受到的弹力就是它受到的重力

B.踩在脚下且静止在水平草地上的足球（图乙）一定受到3个力的作用

C.落在球网中的足球（图丙）受到的弹力是由于球网发生了弹性形变而产生的

D.运动员灵活运球盘带过程中（图丁），脚部对足球作用力可能大于足球对脚部作用力

2.在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为mi的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连

接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球.某段时间内发现细

线与竖直方向的夹角为①在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示.不计木块与车

厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（）

耀10A叫g

A.------tan0

kktanO

C.空皿%

kktanO

3.（2023•潮州二模）如图所示为智能机器人协助派件员分拣快递的场景，派件员将包裹放在机器人

的水平托盘上后，机器人通过扫码读取目的地信息，并生成最优路线，将不同目的地的包亲送至

不同的位置，从而实现包裹的分拣功能。关于机器人和包裹，下列说法正确的是（）

A.机器人加速前进则包裹对水平托盘的摩擦力方向向后

B.包裹受到向上的支持力是包裹发生形变产生的

C.包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力

D.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹受到向前的摩擦力

4.（2023•许昌模拟）如图所示为研究平衡摩擦力的一个实验。把一个木块A放在倾角为0=45°的

斜面体B上，斜面体固定在小车上。水平外力作用在小车上，使木块A和斜面体B一起水平向

左随小车以加速度a匀加速运动。木块A和斜面体B在运动过程中始终相对静止。在某一次实验

中，调整小车的加速度大小为a=g（g为重力加速度），则关于斜面B对物体A的摩擦力方向，

B.斜面B对物体A的摩擦力方向沿斜面向上

C.斜面B对物体A的摩擦力方向沿斜面向下

D.斜面B对物体A的摩擦力方向可能沿斜面向上、也可能沿斜面向卜.

5.（2023•山西模拟）如图所示，小明正在擦•块竖直放置的黑板，可吸附在黑板.上的黑板擦质量m

=0.3kg,小明施加给黑板擦的黑板平面内的推力大小为F=4N,方向水平，黑板擦做匀速直线运

动重力加速度g取10m/s2,则关于黑板擦所受摩擦力的说法正确的是（）

A.摩擦力大小为5N

B.摩擦力沿水平方向

C.黑板擦所受摩擦力与推力大小成正比

D.黑板擦吸附在黑板上静止时不受摩擦力

6.（2023•大荔县一模）飞机逃生滑梯是飞机安全设备之一，当飞机发生紧急迫降时，充气滑梯从舱

门侧翼中释放，并在10秒内充气后与地面构成倾斜滑道（滑道可近似为平直滑道），保证乘客可

以安全的撤离。某机组在一次安全测试中，让一名体验者静止在滑道上，然后改变滑道与水平面

之间的夹角仇发现当6=30“和6=45°时，该体验者所受的摩擦力大小恰好相等，则体验者与

滑道之间的动摩擦因数为（）

7.（2022•泸县校级模拟）如图所示，弹簧一端系一质量为m的物块，另一端固定在长木板上，缓慢

抬起木板的一端，物块与木板始终保持相对静止。当木板与水平面成6=30°,物块与木板间恰

好没有摩擦力。当木板与水平面成。=60。时物块所受摩擦力（）

B.大小为？mg,方向沿斜面向上

C.大小为一--mg,方向沿斜面向上

D.大小为mg,方向沿斜面向上

8.（2022•宛城区模拟）图甲中B是传送货物的运输车，可以沿着斜面上的直轨道运送货物，运输车

的货箱是水平的粗糙平面，某次运输车B沿轨道将货物A向卜.传送到轨道卜端，A、B始终保持

相对静止，运输车运动的，7图像如图乙。下列分析中正确的是（）

A.0〜ti时间内，B对A的支持力小于货物重力、A受的摩擦力水平向左

B.ti〜t3时间内，B对A的支持力等于货物重力、A受的摩擦力水平向左

C.ti〜t3时间内，B对A的支持力等于货物重力、A不受摩擦力作用

D.13〜t4时间内，B对A的支持力大于货物重力、A受的摩擦力水平向右

9.（2022•东城区三模）某幼儿园要做一个儿童滑梯，设计时根据场地大小确定滑梯的水平跨度为L,

滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数为内假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使儿童在滑梯中

能沿滑板滑下，则滑梯高度至少为（）

1（）.（2022•江门模拟）如图所示，小鸟站在倾斜树枝上休息，保持静止状态，下列说法正确的是（）

A.树枝受到压力是因为树枝发生了形变

B.小鸟对树枝的作用力垂直树枝斜向下

C.小鸟把树枝抓得更紧时，它受的摩擦力保持不变

D.小鸟把树枝压弯，小鸟对树枝的作用力大于树枝对小鸟的反作用力

计算题（共1小题）

11.（2022•门头沟区一模）如图甲所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，已知弹簧劲度系数为

F图丙图丁

k,原长为lo图乙

（1）a.如图乙所示，在弹性限度内，用力F将弹簧由原长。位置拉至P位置，求弹簧的长度1；

b.请在图丙中画出小球从。运动到P的过程中，弹簧弹力的大小随相对J--O点的位移x变化的图

象。根据F-x图象求：从O拉至任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹

簧的弹性势能E股

（2）弹簧的劲度系数k的数值与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单位长度的匝数，

弹簧的原长及温度有关。

a.若在其它影响弹簧劲度系数的因素保持不变的情况下，仪将弹簧由h处剪短为h和kh两部

分，求长度为h部分的劲度系数

b.上述过程中我们实际上忽略了弹簧的质量，若弹簧质量不可忽略，其质量为mo,弹簧自然悬挂

后如图丁所示状态，求其总长度1。

第3讲重力弹力摩擦力

目录

考点一弹力的分析与计算.................................................1

考点二滑轮模型与死结模型问题..........................................I

考点三摩擦力为分析与计算..............................................3

考点四摩擦力的突变问题................................................4

练出高分..................................................................6

考点一弹力的分析与计算

I.弹力有无的判断

(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断

形变较明显的情况.

(2)假设法：对形变不明显妁情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状

态，若运动状态不变,则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力.

(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.

(4)替换法：可以将硬的、欢变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看

能否维持原来的运动状态.

2.弹力方向的判断

(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.

(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.

3.弹力大小计算的三种方法：

(1)根据力的平衡条件进行求解.

(2)根据牛顿第二定律进行求解.

(3)根据胡克定律进行求解.

①内容：弹簧发生弹性形变时,弹力的大小尸跟弹簧伸长(或缩短)的长度工成正比.

②表达式：F=履出是弹簧的劲度系数,单位为N/m;4的大小由弹簧自身性质决定.x是弹

簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度.

[例题15](2023•德阳模拟)如图所示，将一细杆放在光滑半球形容器内，处于静止状态，

它与容器的接触点分别为点A、点B,下列关于细杆的说法中正确的是()

A.若细杆的形状规则，则细杆的重心一定在它的几何中心

B.细杆的重心一定位于AB之间

C.细杆在A点处可能不受弹力

D.细杆的重心可能位于B点

【解答】解：

A.若细杆的形状规则，质量分布均匀，细杆的重心在它的儿何中心，故A错误；

BD.A点的弹力指向O,B点的弹力垂直于杆，根据平衡，细杆的重心一定位于AB之间，

故B正确，D错误；

C.光滑半球，假设A点不受弹力，杆受B点弹力和重力，无法平衡，故A点受到弹力作

用，故C错误；

故选：Bo

[例题16]（2022•肥西县校级模拟）如图所示，OA、OB是两根光滑的金属杆，且AO±OB,

OA与水平方向呈60°角。小球a、b分别套在OA和0B两根杆上，其质量均为m,

某位置系统处于平衡状态，弹簧与金属杆0B呈60,角。已知重力加速度为g,弹簧的

劲度系数为k。则以下说法中错误的是（）

A.此时弹簧处于压缩状态，且其压缩量等于受

k

B.小球a受到0A杆H勺弹力大小为mg

C.小球b受到OB杆的弹力大小为75mg

D.向下移动小球b至。点，待系统再次平衡后，弹簧压缩量变为黑

【解答】解：AB.如图甲所示，分析小球a受力，设弹簧对小球的弹力大小为FN,0A杆

对小球a的弹力大小为FNA

设FN与水平方向的夹角为b,FNA与水平方向的夹角为⑦

根据图中的几何关系可得

61=02=30°

由物体的平衡条件可得

FNCOSOI=FNACOS02

FNsin0i+FNAsin02=mg

解得：FN=FNA=mg

根据胡克定律，由弹簧的压缩量为Ax=竽=平，故AB正确。

C.如上图乙所示，分析小球b受力，根据如上分析，其所受弹簧的弹力也为FN=mg,OB

杆对小球b的弹力为FNB

设FNB与水平方向的夹角为。3,FN与水平方向的夹角为。4。

根据图中的几何关系83=60°,04=30°,根据物体的受力平衡条件有：

FNBCOS03=FNCOS04

解得:FNB=V3mg,故C正确。

D.如上图丙所示，当将小球b移动至O点后对小球a受力分析，设mg与垂直于OA杆

方向的夹角为例。

根据图中的几何关系办一60。。根据物体的受力平衡条件有：有

FN=mgsin05

解得:F'N=，mg

根据胡克定律，有弹簧的压缩最为Ax三塔二第，故D错误。

K

因此本题选择错误的

故选：D。

|例题17|（2022•葫芦岛二模）每个工程设计都蕴含一定的科学道理.如下图甲的家用燃气

炉架有四个爪，若将总质量为m的锅放在图甲所示的炉架上，示意图如图乙，忽略爪

与锅之间的摩擦力，设锅为半径为R的球面，则每个爪与锅之间的弹力（）

甲乙

A.等号mg

B.小于:mg

4

C.R越大，弹力越小D.R越大，弹力越大

【解答】解：设每个爪与锅之间的弹力为F,根据对称性可知，正对的一对爪对锅的弹力

的合力方向竖直向上，则四个爪对锅的弹力在竖直方向的分力等于锅的重力；设正对的

一对爪之间的距离为d,则F与竖直方向之间的夹角：sin8=*

竖直方向根据平衡条件可得：4Fcos0=mg,

解得：F=/%=；喊=学.春学,可知R越大，则F越小：故C正确,

4j/?2-d2卜

ABD错误。

故选：Co

考点二滑轮模型与死结模型问题

I.死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段

绳中的张力不一定相等.

2.注意：轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛

顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向.

［例题18］如图甲所示，轻组AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg

的物体，ZACB=30°,g®10m/s2o

M

图甲图乙

求：（1）轻绳AC段的张力FAC的大小；

（2）横梁BC对C端的支持力大小及方向。

（3）若图中横梁BC换为水平轻杆，且B端用较链固定在竖直墙上，如图乙所示，请在

图中画出C点的受力分析图。

【解答】解：（1）物体M处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的细绳拉力

大小等于物体的重力，取C点为研究对■象，进行受力分析，如图I所示。

图1中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力

为：FAc=FcD=Mg=10X10N=100N

（2）由儿何关系得：Fc=FAC=Mg=100N

方向和水平方向成30°角斜向右上方

（3）C点的受力分析图如图2所示。

答：

（1）轻绳AC段的张力FAC的大小是100N；

（2）横梁BC刈C端的支持力人小是100N,方向和水平方向成30°角斜向右上方。

（3）C点的受力分析图如图2所示。

I例题19］如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻

绳AC绕过滑轮，A瑞固定在墙上，且绳保持水平，C端挂一重物，BO与竖直方向夹

角6=45°,系统保持平衡.若保持滑轮的位置不变，改变8的大小，则滑轮受到木杆

作用力大小变化情况是（）

A.只有角e变小，作用力才变大

B.只有角e变大，作用力才变大

c.不论角e变大或变小，作用力都是变大

D.不论角e变大或变小，作用力都不变

【解答】解.：对滑轮受力分析，受两个绳子的拉力和杆的弹力：滑轮一直保持静止，合力

为零，故杆的弹力与两个绳子的拉力的合力等值、反向、共线；

由于两个绳子的拉力大小等于重物的重力，大小不变，方向也不变，故两个拉力的合力

为5ng,与水平方向成45°斜向右下方;

故选：Do

[例题20]（2022•襄城区校级二模）如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O,半径为R，

PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为。，一条不可伸长的轻绳长为

L,两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻

绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图示位置绕圆心0顺时针缓慢转过20角，

下列说法正确的是（）

图示位置时.，轻绳的张力大小为端

A.

直径MN水平时，轻绳的张力大小为悬

B.

C.轻绳与竖直方向间的夹角先增大再减小

D.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2。的过程中，轻绳的张力逐渐减小

【解答】解：AB.同一绳子拉力相等，所以与竖直方向的夹角相等，设两段绳子与竖直

方向的夹角为a，如图所示

根据几何关系可得

2Rcos8=MB；MB=AM*sina+AN*sina=Lsina

-rzn.2Rcosa

可得：sina=—7--

根据平衡条件得：2Fcosa=mg

解得：F=3

2“2-4R2cos2。

直径MN水平时，e=0°,WF=.m^L

2JL2-4R2

故AB错误；

CD.M、N连线与水平直径的夹角8(0^90°)越大，M、N之间的水平距离越小，轻

绳与竖直方向的夹角a越小，根据

mg=2Fcosa

知轻绳的张力F越小，当转过e时绳子拉力最小，后来又逐渐增大。故圆环从图示位置

顺时针缓慢转过2。的过程，轻绳的张力先增大再减小，故C正确；D错误。

故选：Co

考点三摩擦力的分析与计算

1.静摩擦力

(1)有无及其方向的判定方法

①假设法：假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看所研究物体是否改变

原来的运动状态.另一种是假设摩擦力存在.看所研究物体是否改变原来的运动状态.

②状态法：静摩擦力的大小与方向具有可变性.明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，

根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向.

③牛顿第三定律法：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的

岸摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向.

(2)大小的计算

①物体处于平衡状态G争止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来判断其大小.

②物体有如速度时，若只有静摩擦力，则a=〃也若除静摩擦力外，物体还受其他力，则尸

合=机〃，先求合力再求静摩擦力.

2.滑动摩擦力

(1)方向：与相对运动的方向相反,但与物体运动的方向不一定相反.

(2)计算：滑动摩擦力的大小用公式比她来计算，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、表面的粗掇程度有关；A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为无关.

[例题21](2023•鼓楼区校级一模)现代的激光打印机都是自动进纸的，有一种进纸原理如

图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸，进纸时滚轮以竖直向下的力F压在第一张白纸上，

并沿逆时针方向匀速转动，确保第一张纸与第二张纭发生相对滑动。设最大静摩擦力与

滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为Hi,白纸之间、白纸与纸槽底座之

间的动摩擦因数均为J2,打印机内每张白纸的质量m。不考虑静电力的影响，重力加

速度g已知，下列说法正确的是()

纸槽底座

A.滚轮对第一张白纸的摩擦力大小为阳F

B.第二、三张白纸间的摩擦力大小为卬（F+2mg）

C.第三、四张白纸间的摩擦力大小为阳（F+mg）

D.越靠近底座白纸间的摩擦力越大

【解答】解：A、pF为滚轮与第一张白纸间的滑动摩擦力，滚轮与第一张白纸间的摩擦

力为静摩擦力，小于或等于最大静摩擦力，故A错误；

B、第一、二张白纸间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为fi2=M（F+mg）

第二张白纸处于静止状态，第二、三张白纸间的摩擦力为静摩擦力，大小等于第一、二张

白纸间的摩擦力,即匕3=2（F+mg）

故B错误；

C、第三张白纸处于静止状态，第三、四张白纸间的摩擦力为静摩擦力，大小等于第二、

三张白纸间的摩擦力，即f34=R（F+mg）

故C正确；

D、除第一张白纸外，所有白纸均处于静止状态，白纸间的摩擦力均为0（F+mg）,大小

相等，故D错误。

故选：Co

[例题22]（2023•翠屏区校级模拟）越来越多的人喜欢挑战极限，如图是两位“勇上”参与

溜索活动，两倾斜的钢丝拉索分别套有M、N两个滑轮（滑轮与绳之间有可调节的制

动片），两滑轮上用安全带系着两位“勇士”，当他们都沿拉索向下滑动时，M上的带子

与索垂直，N上的带子始终竖直向下，则以下判断正确的是（）

钢索.…..

勇士

A.M情况中，滑轮与索之间有摩擦力

B.N情况中，滑轮与索之间无摩擦力

C.M情况中“勇士”做匀速直线运动

D.N情况中“勇士”做匀速直线运动

【解答】解：AC、设钢索与水平面夹角为0,对M滑轮下的勇士进行受力分析可知，由

于M上的带子与索垂直，加速度a=gsinO,因此与滑轮M一起斜向下做加速运动，对M

滑轮与勇士整体受力分析，二者加速度相同，等于gsin。，M不受摩擦力，故AC错误;

BD、对N的勇士受力分析，只受重力和竖直向上的绝上的拉力，合外力为0,此时为匀

速直线运动，再对N滑轮与勇士整体受力分析，想要匀速直线运动，N与索道之间必定

有摩擦，故B错误，D正确；

故选：D。

［例题23］（多选）（2023•鄱阳县校级一模）如图，斜面上放置一个长木板B,木板上放了一

个物体A,用一个沿斜面向上的拉力F作用在物体A上，使A沿着木板B向上匀速滑

动，而此过程中，木板B一直保持静止状态，下列说法正确的是（）

A.木板B可能不受斜面对它的摩擦力作用

B.木板B的上下两个表面受到的摩擦力方向一定相反

C.若拉力F变大一些，则木板B受到斜面的摩擦力大小和方向都不会发生改变

D.物体A滑离木板B后，木板B受到斜面的摩擦力的大小可能不改变

【解答】解：A、A沿着木板B向上匀速滑动，则A给B的滑动摩擦力沿斜面向上，当

其大小与木板B的重力下滑分力相等时，则B与斜面之间没有摩擦力作用，故A正确；

B、由上分析，可知，木板B的下表面不一定受到的摩擦力，故B错误；

C、若拉力F变大一些，由于A与B之间是滑动摩擦力，因此其大小不会变化，当斜面

对B有摩擦力作用时，则木板B受到斜面的摩擦力大小和方向都不会发生改变，故C正

确；

D、物体A滑离木板B前，若木板B受到斜面沿斜面向下的静摩擦力；而当物体A滑离

木板B后，木板B受到斜面的沿斜面向上静摩擦力，因此两者摩擦力的大小可能相等,

故D正确：

故选：ACDo

［例题24］（2023•铜仁市模拟）如图1所示，质量均为m,表面粗糙程度不同的三个物块a、

b、c,放在三个完全相同的斜面体上，斜面体质量为M、底部倾角为8。物块a、b、c

以相同初速度下滑，斜面体始终保持静止，其vt图像如图2所示。a、b、c与斜面之间

的动摩擦因数分别为由、M、M，斜面体对地面的压力分别为FNa、FNb、FNC,斜面体

对地面的摩擦力分别为自、小、fvo下列判断正确的是（）

A.因>曲>卬

B.FNb=(M+m)g,fb=O

C.FNa<(M+m)g,fa='"(々一"°)且方向水平向右

D.FNC>(M+m)g,fc='82一")且方向水平向右

【解答】解：A.由题意知，物块a做匀加速运动，由牛顿第二定律，对物块a有mgsin0

>Hamgeos8,则有|ia<tan0

物块b做匀速运动，对物块b有mgsin8=pbmgcos0,则有^ih=tan0

物块c做匀减速运动,由牛顿第二定律,对物块c有mgsin8VHemgcosB,则有w>tan6

故有因<愀<也,故A错误；

B.以物块b和斜面体为整体进行分析，整体处于平衡状态，由牛顿第三定律知，地面对

斜面体的支持力大小为FNb,由竖直方向合力为零可得FNb=(M+m)g

由水平方向合力为零可得斜面体与地面之间无摩擦力，即为=0,故B正确；

CD.以物块和斜面体为整体进行分析。物块a有沿斜面向下的加速度，将加速度分解,

竖直方向有向下的加速度分量，故物块a处于失重状态，则有FNa<(M+m)g

同理，物块c有沿斜面向上的加速度，将加速度分解，竖直方向有向上的加速度分量，

故物块c处于超重状态，则有FNC>(M+m)g

对斜面体与物块a整为，根据牛顿第二定律可得地面对斜面体的摩擦力大小为/'&=

侬皿。=吗千迦电，方向水平向左

由牛顿第三定律可得，斜面体对地面的摩擦力为启=咄上誓理，方向水平向右

同理可得力=万⑵-了皿。,方向水平向左

故CD错误。

故选：Bo

考点四摩擦力的突变问题

[例题25](多选)长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感

器，如图甲所示，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)，另一

端不动，摩擦力传感器记录J'木块受到的摩擦力Ff随着角度a的变化图象如图乙所示。

下列判断正确的是（）

B.木块与木板间的动摩擦因数|1=有

C.木板由水平位置转到8的过程中，木块相对于木板保持静止

D.木板由臼转到。2的过程中，木块的速度变化越来越快

【解答】解：AB、木块受到的摩擦力在开始到滑动过程为静摩擦力，f=mgsin。，故为正

弦规律变化；

而滑动后变为了滑动摩擦力，则摩・擦力「=pmgcosO,为余眩规律变化，

而滑动摩擦力•般小于最大静摩擦力，

当夹角为J时，最大静摩擦力为Ff2,而滑动摩擦力为Ffi；

根据滑动摩擦力公式，则有:nmgcos01cmgsinGi,解得：n<tan0i,

当pmgcosOi=Ffi解得：尸二11A，故A正确，B错误；

c、木板由水平位置转到日的过程中，木块受到静摩擦力渐渐增大，木块相对于木板保

持静止，故C正确：

D、当木板由日转到的心的过程中，依据pmgcos8=Ff；可知，木块受到摩擦力大小会

减小，则其受到的合力也增大，那么加速度增大，因此木块的速度变化越来越快，故D

正确：

故选：ACDo

［例题26］（多选）（2022秋•沙坪坝区校级月考）如图甲所示是测量物块和长木板间动摩擦

因数的实验装置：水平桌面上固定一个力传感器，传感器通过细绳水平拉住物块，物块

放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力卜与时间I的图像如图乙所

示。贝IJ（）

A.2.5〜3.0s拉木板的外力一定为0

B.3.5〜4.0s拉木板的外力一定在增大

C.3.5〜4.0s木板可能向右加速运动

D.5.0〜5.5s木板可能做变减速直线运动

【解答】解：A、2.5s〜3.0s对长木板受力分析可知，木板可能受桌面摩擦力和外力作用，

故A错误；

BC、由图乙可知，3.5s-4.0s内，传感器记录的力F增大，则物块与木板的静摩擦力增

大，二者保持相对静止，即木板处于静止状态，木板受外力增大，故B正确，C错误；

D、同理，在5.0s-5.5s时间内，二者之间为滑动摩擦力，木板在相对物块运动但可能做

减速运动，故D正确。

故选：BDo

［例题27］（多选）用图甲装置研究摩擦力，水平实验台上放长木板，长木板上放物块，用不

可伸长的细线连接物块和固定在实验台上的力传感器。水平向左拉长木板，传感器记录

的F-t图象如图乙所示。下列说法正确的是（）

甲乙

A.实验中不必让长木板做匀速运动

B.图乙曲线反映了施加在长木板上的拉力随时间的变化关系

C.物块与长木板间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小之比约为10：7

D.要测出物块与长木板间的动摩擦因数，不需要添加测量仪器

【解答】解：A、长木板相对物块滑动后，受到的摩擦力大小不变，若拉力发生变化，不

会影响木块受到的摩擦力大小，故实验中不必让长木板做匀速运动，故A正确；

B、当长木板相对物块滑动前，拉力随时间的变化关系和图乙的相同，但相对滑动后，拉

力的大小与物块受到的摩擦力大小无关，故B错误；

C、由题图乙可知，物块受到的最大静摩擦力约为10N,滑动摩擦力约为7N,物块与长

木板间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小之比约为10：7,故C正确；

D、由F-I图象可知，滑动摩擦力Ff=7N,物块与长木板间的动摩擦因数约为

还需要测出木块的质量，故D错误。

故选：AC<,

[例题28]（2022•肥西县校级模拟）如图甲所示，质量M=lkg的木板静止在粗糙的水平地

面上，木板与地面间的动摩擦因数囚=0.1，在木板的左端放置一个质量m=lkg的物

块，物块可视为质点，物块与木板间的动摩擦因数2=0.4。设木板足够长，现对物块

施加一个水平向右的力E力F随时间t的变化如图乙所示。已知最大静摩擦力与滑动

摩擦力相等，取g=10m/s2,则下面四个图中能正确反映物块受到木板的摩擦力大小f

随时间I变化的是（）

【解答】解：由题意铁块与木板之间摩擦力的最大值为：f2max=p2mg

代入数据解得：f2max=4N

木板与地面间的摩擦力的最大值为：flmax=Hl（M+m）g

代入数据解得：flmax=2N

当FW2N时，木板和铁块相对地面静止f=F

又由图像可得F=1t

所以0・2s时间内图像与F-t图像相同；

当F>2N,并且木板和铁块一起相对地面加速运动时，设此时系统的加速度为a,根据牛

顿第二定律，对整体有F-阳（M+m）g=（M+m）a

对铁块有F-f2max=ma可得F=6N

从此关系式可以看出，当2NVFW6N时，M、m相对静止，则对整体有

F-HI（M+m）g=[M+m）a

对铁块F-f=ma

即f=^+l

即f=3+l

当F>6N,时铁块受到摩擦力为滑动摩擦力，大小为4N,

所以0-10s内图像如图C,故ABD错误，C正确。

故选：C。

练出高分

一.选择题（共10小题）

1.（2023•天津一模）2022年卡塔尔世界杯足球赛，就像是全世界球迷们的狂欢节，尤其是

无数青少年为此着迷不已。如图所示为四种与足球有关的情景,下列说法正确的是（）

甲图乙图内图rw

A.静止在场地上的足球（图甲）受到的弹力就是它受到的重力

B.踩在脚卜.且静止在水平草地上的足球（图乙）一定受到3个力的作用

C.落在球网中的足球（图内）受到的弹力是由广球网发生了弹性形变而产生的

D.运动员灵活运球盘带过程中（图丁），脚部对足球作用力可能大于足球对脚部作用力

【解答】解•：A.弹力和重力是不同性质的力，不是同一个力，只能说此时弹力大小与重

力大小相等，故A错误；

B.踩在脚下且静止在水平草地上的足球（图乙）可能受到3个力的作用，也可能受4个

力，例如脚踩在足球侧面，则受重力、支持力、压力和摩擦力四个力平衡，故B错误；

C.落在球网中的足球（图丙）受到的弹力是由于球网发生了弹性形变而产生的，因为弹

力是由于施力物体的形变而产生的，故c正确；

D.运动员灵活运球盘带过程中（图丁），脚部对足球作用力与足球对脚部作用力是相互

作用力，一定大小相等，故D错误；

故选：Co

2.在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为mi的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹

簧相连接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球.某

段时间内发现细线与竖直方向的夹角为仇在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如

图所示.不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（）

A.----tan6B.R

kktanO

c.3叫meD(m1+m2)g

kktanO

【解答】解：以小球为研究对象，分析受力情况，根据牛顿第二定律得:

ni2glan6—ni2a»

得：a=gtan0

再以质量为mi的木块为研究对象，由牛顿第二定律得:

F=nna

又由胡克定律得：F=kx

解得：x="华"

K

故选：Ao

3.（2023•潮州二模）如图所示为智能机器人协助派件员分拣快递的场景，派件员将包裹放

在机器人的水平托盘上后，机器人通过扫码读取目的地信息，并生成最优路线，将不同

目的地的包裹送至不同的位置，从而实现包裹的分拣