弹力、摩擦力以及力的合成与分解-2025高考物理热点题型讲义

专题03弹力、摩擦力以及力的合成与分解

目录

题型一弹力的有无及方向的判断.................................................................1

题型二弹力分析的“四类模型''问题...............................................................4

题型三“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题......................................................8

类型1“活结”和“死结”问题.................................................................8

类型2“动杆”和“定杆”问题................................................................12

题型四静摩擦力的分析.........................................................................13

题型五滑动摩擦力的分析......................................................................20

题型六摩擦力的突变问题.....................................................................23

类型1“静一静”突变......................................................................23

类型2“静一动”突变......................................................................24

类型3“动一静”突变......................................................................25

类型4“动一动”突变......................................................................26

题型七力的合成与分解.........................................................................27

题型八力合成与分解思想的重要应用一木楔问题..............................................34

题型一弹力的有无及方向的判断

【解题指导】1.弹力有无的判断方法

(1)条件法：根据弹力产生条件——物体是否直接接触并发生弹性形变.

(2)假设法：假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，

则此处没有弹力；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.

2.接触面上的弹力方向判断

面与面点与面点与曲面曲面与平面

^7777777777777777

30°60°

垂直于接触面

垂直于接触面垂直于切面垂直于平面

1例11车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，小球下方与一光滑斜面接触.斜面倾

角6=30。。关于小球的受力，下列说法正确的是()

A.若小车做匀速直线运动，斜面对小球有弹力作用

B.若小车向右做匀加速直线运动，斜面对小球没有弹力作用

C.无论小车运动的加速度为多少，细线对小球都有拉力作用

D.若小车向右做加速度“=@g的匀加速直线运动，细线对小球无拉力作用

3

【答案】D

【详解】A.若小车做匀速直线运动，小球受到重力和绳子拉力，处于平衡状态，斜面对小

球没有弹力作用，A错误；

BCD.若小车向右做匀加速直线运动，当细线恰好没有拉力时，受力如图所示

N

6

mg

水平方向由牛

mgtan0=ma

解得

a=*g

在竖直方向上

FNCOS0=mg

解得

mg273

A,=---=---

1Ncos63”

此时细线对小球无拉力，斜面对小球有弹力作用，BC错误，D正确。

故选D。

【变式演练1】.下列对图中弹力有无的判断，正确的是（）

B.两相同小球被两根等长的竖直轻绳悬挂而静止，则两球对彼此有弹力作用

C.小球被a、6两轻绳悬挂而静止，其中。绳处于竖直方向，则6绳对小球一定没有拉力

D.小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对球有弹力

【答案】C

【详解】A.小球随车厢（底部光滑）一起向右做匀速直线运动，小球受重力与小车底板给

小球的支持力，二力平衡，车厢左壁对小球无弹力，故A错误；

B.两相同小球被两根等长的竖直轻绳悬挂而静止，两小球各自受重力与竖直轻绳给小球的

拉力，二力平衡，则两球对彼此无弹力作用，故B错误；

C.小球被°、6两轻绳悬挂而静止，其中。绳处于竖直方向，小球受重力与竖直轻绳。给

小球的拉力，二力平衡，则6绳对小球一定没有拉力，故C正确；

D.小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，小球受重力与槽底面给小球的支持力，

二力平衡，倾斜面对球无弹力，故D错误。

故选Co

【变式演练2].如图所示，一根竖直的弹簧悬下端链接一个质量为机的光滑小球处于斜面

和挡板之间，小球和斜面挡板均接触，下列说法正确的是（）

A.若小球和斜面之间有弹力，则小球和挡板之间一定没有弹力

B.若小球与斜面之间有弹力，则小球和挡板之间不一定有弹力

C.若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间一定有弹力

D.若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间不一定有弹力

【答案】D

【详解】AB.若小球和斜面之间有弹力，因斜面对小球的弹力垂直斜面向上，有水平分量,

则小球和挡板之间一定有弹力，选项AB错误；

CD.若小球与挡板之间有弹力，因斜面对小球的弹力垂直斜面向上，挡板对小球的弹力水

平向右，与向下的重力这三个力可以平衡，则小球与弹簧之间不一定有弹力，选项C错误,

D正确。

故选D。

【变式演练3].如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成a角的细

绳拴接一小球。当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是（）

A.细绳一定对小球有拉力的作用

B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用

C.细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力

D.细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力

【答案】D

【解析】当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，细绳的拉力尸T=0；当小

车和小球向右做匀加速直线运动时，绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。

题型二弹力分析的“四类模型”问题

1.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较

轻绳轻杆弹性绳轻弹簧

、弹性绳J

〃/«〃〃/〃〃〃/夕〃叼

图示W11

受外力作用时形拉伸形变、压缩拉伸形变、压缩

拉伸形变拉伸形变

变的种类形变、弯曲形变形变

受外力作用时形

微小，可忽略微小，可忽略较大，不可忽略较大，不可忽略

变量大小

既能沿着杆，也沿着弹簧，指向

沿着绳，指向绳沿着绳，指向绳

弹力方向可以跟杆成任意弹簧恢复原长的

收缩的方向收缩的方向

角度方向

2.计算弹力大小的三种方法

(1)根据胡克定律进行求解。

(2)根据力的平衡条件进行求解。

(3)根据牛顿第二定律进行求解。

【例1】如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的。点，长为£=2m的轻绳一端固

定于直杆P点，另一端固定于墙上。点正下方的。点，0P长为4=1.2m,重为8N的钩

码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为()

A.10NB.8N

C.6ND.5N

【答案】D

【解析】设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于“点，如图所示，同一条绳子拉力相等,

根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为a,则根据几何关系可知

ZNMQ=a,故NQ=MN,即PM等于绳长；根据几何关系可得sina="=*=0.6,则

PM2

cosot=0.8,根据平衡条件可得2Frcosa=G,解得尸r=5N,故D正确。

【例2】如图所示，放在水平桌面上的物体/通过水平轻绳、轻弹簧和光滑定滑轮与物体8

相连接，物体静止时弹簧秤甲和乙的读数分别为5N和2N.若剪断物体/左侧轻绳，则物体

A所受的合力和弹簧秤乙的读数分别为（)

A.5N,零B.2N,2N.冬，冬D.零，2N

【答案】D

【详解】在剪数细线前，乙的示数为2N,甲的示数为5N,则说明/受向右的摩擦力大小为

片5-2=3N；

在剪数细线后，乙的弹力不变；仍为2N；而/受5N的拉力消失，受到的乙弹簧的拉力为

2N；因合外力为3N时物体保持静止，故当线断时，/仍保持静止；故/受到的合力为零;

故选D.

【变式演练1】如图甲所示，弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连。当对弹簧施加

变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与其弹力的关系图像，如图乙

所示。则下列判断正确的是（）

A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比

B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比

C.该弹簧的劲度系数是2N/m

D.该弹簧的劲度系数是20N/m

【答案】B

【详解】AB.根据胡克定律

F=kx

可知弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，且弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比,

故A错误，B正确;

CD.尸-Ax图像的斜率代表弹簧的劲度系数，则有

---------7N/m=200N/m

Ax10x10-2

故CD错误。

故选Bo

【例3】如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为e,在斜杆的下端固定

有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是（）

A.小车向右匀速运动时，尸=7咫sin。

B.小车向左匀速运动时，尸的方向垂直于杆向上

C.小车以向右的加速度。运动时，一定有尸=3

sin”

D.小车以向左的加速度。运动时，尸与竖直方向的夹角夕满足tanV=q

g

【答案】D

【详解】小球速运动时，受力平衡，必受重力和向上的弹力，即弹力P=Mg,竖直向上，故

AB错误；当小球向右以加速度。运动时，对其受力分析，受重力和弹力，如图所示：

ma

合力为：F葬ma,水平向右，根据平行四边形定则，弹力为：尸=/驾，-6,故C错误;

sma

22

与C同理，小车向左以加速度。运动时，有：F=A/(ma)+(mg),方向斜向左上方，与竖

直方向的夹角为夕，则有：tan夕=巴，故D正确.

g

【例4】某同学通过学习人教版必修一57页的平面镜观察桌面的微小形变的实验后，受此

启发，设计一个测量弹性轻杆的形变量与其劲度系数的实验，如图所示，图中B为待测量

的弹性轻杆，C为底部带有小孔且装满细砂的小桶.A为一长度为上的轻质刚性杆，一端与

弹性杆B连接，另一端与轻质平面镜M的中心。'相连，且与平面镜M垂直.轻质平面镜

竖直放在水平实验台上，P0为一带有弧长刻度的透明圆弧，。为的圆心，圆弧尸。的半

径为八不挂砂桶时，一束细光束经的。点射到平面镜的。点后原路返回，挂上砂桶后,

使平面镜发生倾斜，入射光束在M上入射点可以近似认为仍在。'点，通过读取反射光在圆

弧上的位置，测得光点在透明读数条上移动的弧长为S,可以测得弹性轻杆的形变量，根据

胡克定律就可以确定弹性杆的劲度系数.已知厂》£,乙远大于弹性杆的形变量.重力加速

度为go

(1)随着砂桶中细砂的不断流出，反射光线的光点在尸。圆弧上移动(填“向上”

或“向下”)

(2)弹性杆的形变量》=(用光点移动的弧长s、八c表示)

(3)弹性杆的劲度系数上=(砂桶的总质量用机表示)

【答案】向下共学

2rsL

【详解】(1)(2)挂上砂桶后，弹性杆产生形变，连接平面镜的刚性杆A倾斜，平面

镜绕。点逆时针旋转角度氏由于乙远大于弹性杆的形变量，r>L,所以。角较小，满足

tan6=6

根据反射定律与几何关系可得

tan0=—=0

L

弧长

s=20r

联立解得

sL

x=一

2r

砂桶中细砂不断流出，砂桶的总质量减小，所以反射光点沿P。圆弧向下移动。

（3）[3]根据胡克定律知

kx=mg

解得

k_2mgr

sL

题型三“活绮，和“死结”与“动杆”和“定杆”问题

类型1“活结”和“死结”问题

1.活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相

等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小。

2.死结：若结点不是滑轮或挂钩，而是固定点时，称为“死结”结点，此时两侧绳上的弹力

不一定相等。

【例11如图所示，轻质滑轮固定在水平天花板上，动滑轮挂在轻绳上，整个系统处于静止

状态，轻绳与水平方向的夹角仇不计摩擦。现将绳的一端由。点缓慢地向左移到P点，则

A.。角不变，物体A上升

B.。角不变，物体A下降

C.。角变小，物体A上升

D.。角变小，物体A下降

【答案】A

【详解】ABCD.对A物体由二力平衡可得，绳的拉力等于物体重力，对滑轮由三力平衡得，

绳拉力的合力不变，绳的拉力不变，故绳的夹角不变，所以。不变，由于。点缓慢地向左移

到尸点，所以绳子向左移，故A上升，故选项A正确，选项BCD错误。故选A。

【变式演练1】如图所示，轻绳。的一端固定于竖直墙壁，另一端拴连一个光滑圆环。轻绳

b穿过圆环,一端拴连一个物体，用力拉住另一端C将物体吊起，使其处于静止状态。不计

圆环受到的重力，现将。端沿竖直方向上移一小段距离，待系统重新静止时（）

A.绳。与竖直方向的夹角不变

B.绳b的倾斜段与绳a的夹角变小

C.绳a中的张力变大

D.绳6中的张力变小

【答案】B

【详解】AD.轻绳6穿过圆环，一端拴连一个物体，可知轻绳6的拉力与物体重力相等，

根据力的合成法则可知轻绳b与连接物体绳子拉力的合力/方向与a绳共线，用力拉住另

一端C将物体吊起，可知绳。与竖直方向的夹角变大，故AD错误；

B.轻绳6与尸的夹角变大，则绳b的倾斜段与绳a的夹角变小，故B正确；

C.根据力的合成法则可知，两分力的夹角变大，合力变小，故绳。中的张力变小，故C错

误；

故选Bo

【变式演练2].如图所示，站在水平地面上的人通过轻绳绕过定滑轮/和轻质动滑轮2将

一重物吊起。若系统在图示位置静止时2两侧轻绳的夹角为120。，/右侧轻绳沿竖直方向，

不计一切摩擦，此时人对地面恰好无压力，则人与重物的质量之比为（）

【答案】A

【详解】人对地面恰好无压力，则绳子的张力大小为

尸=加入g

对重物分析有

2Fcos60°=加物8

解得人与重物的质量之比为

机人：机物=1:1

故选A。

【例2】如图所示，物体m被三根不可伸长的轻绳系着，处于静止状态。已知04与等

长，角为60。。现将/点向左移动，使角NO3变为120。，再次静止。则前后二次0/

绳受到的拉力之比为（）

cl_

D,显

A.V3B.V2C.—

32

【答案】c

【详解】根据对称性，OA与OB段绳所受拉力大小相等,第一次对物体与结点O进行分析

有

60°

27]cos-^-=mg

解得

也mg

k3

第二次对物体与结点。进行分析有

120°

2T2COS2=mg

解得

4=mg

则有

T2~3

故选Co

【变式训练1】如图所示，不可伸长的轻绳/。和80共同吊起质量为加的重物，/O与8。

垂直，5。与竖直方向的夹角为0,OC连接重物，已知CM、OB、OC能承受的最大拉力相

同，则下列说法中正确的是（)

U

A./。所受的拉力大小为加geos。

B./。所受的拉力大小为学

COS”

C.3。所受的拉力大小为％geos<9

D.若逐渐增加C端所挂重物的质量，一定是绳/。先断

【答案】C

【详解】ABC.对结点。进行受力分析，绳拉力为A。，BO绳拉力为TBO,0c绳拉力大

小为重物的重力加g,如图

由平衡条件可得

TAO=mgsin0,TB0=mgcos0

故AB错误；C正确；

D.依题意，CM、OB、。。能承受的最大拉力相同，由。点受力分析图可知，在力的三角

形里，三个力成比例增大，若逐渐增加C端所挂重物的质量，一定是绳CO先断。故D错

误。

故选C。

【变式训练2】如图所示，三根长度均为工的轻绳分别连接于C、。两点，A,8两端被悬

挂在水平天花板上，相距2L。现在C点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平,

在。点上可施加外力厂（重力加速度为g）,则下列说法中正确的是（）

A./C绳的拉力为手/ngB.CD绳的拉力为日加g

C.外力b的最小值为:"陪D.外力尸的最小值为gag

【答案】D

【详解】AB.令NC绳与竖直方向的夹角为仇根据几何关系有

2L-L

.A21

sin0=——-——二—

L2

解得

6=30°

对C点与重物进行分析，根据平衡条件有

TACcose=mg,TACsmO^TCD

解得

T

AC='TCD=-^mg

故AB错误；

CD.对。点进行受力分析，作出矢量动态三角形如图所示

可知，当外力歹方向与绳3D垂直时，外力歹最小，则有

%=rcncos6»=1mg

故C错误，D正确。

故选Do

类型2“动杆”和“定杆”问题

1.动杆：若轻杆用光滑的转轴或钱链连接，当杆处于平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿

着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，C为转轴，2为两绳的结点，轻杆在缓慢转动过

程中，弹力方向始终沿杆的方向。

2.定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所

7J\o

【例1】如图所示，轻杆48的左端用钱链与竖直墙壁连接，轻杆8的左端固定在竖直墙

上，图甲中两轻绳分别挂着质量为叫、%的物体，另一端系于3点，图乙中两轻绳分别挂

着质量为多、叫的物体，另一端系于。点。四个物体均处于静止状态，图中轻绳O'D

与竖直方向的夹角均为6=30。，下列说法一定正确的是（）

_|色_砥

甲乙

A.吗：吗=1：1B.皿］：加2=2：G

C.:m4=1:1D.m3:m4=2；y/3

【答案】B

【详解】AB.图甲中，08绳的张力为

T=叫g

由平衡条件可得

m2g-cos0-n^g

则

ml:m2=2:由

故A错误，B正确；

CD.CD杆固定在墙上，杆的弹力方向不确定，则加3、小《的比例不确定，故CD错误。

故选Bo

【变式演练1】如图甲的玩具吊车，其简化结构如图乙所示，杆固定于平台上且不可转

动，其8端固定一光滑定滑轮；轻杆CD用较链连接于平台，可绕C端自由转动，其。端

连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为小的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴

。上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此

时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，0D绳沿竖直方向，

尸37。，。=90。，重力加速度大小为g,贝()

A.a一定等于/

B.43杆受到绳子的作用力大小为6mg

C.CD杆受到绳子的作用力方向沿的角平分线方向，大小为加g

D.当启动电动机使重物缓慢下降时，杆受到绳子的作用力将逐渐增大

【答案】D

【详解】A.杆N5固定于平台，杆力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一定在

其角平分线上，由于杆力不一定沿杆，所以a不一定等于故A错误；

两个力T所作力的平行四边形为菱形，根据平衡条件可得

T=mg

根据几何关系可得

a+/3=53°

对角线为外，则杆受到绳子的作用力大小为

%=2Tcos-^1-

故B错误；

C.根据题意D端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且。杆为较链连接，为"活"

杆，杆力沿着杆的方向，水平方向，根据

%cos530=Tcos37°=mgcos37°

解得

尸杆=■

故c错误;

D.当启动电动机使重物缓慢下降时，即7=咋不变，ND3W变小，根据

%=2Tc°s”

可知“变大，故D正确。

故选D。

【变式演练2】如图甲所示，水平轻杆BC一端固定在竖直墙上，另一端C处固定一个光

滑定滑轮（重力不计），一端固定的轻绳AD跨过定滑轮栓接一个重物P,ZACB=30°；如

图乙所示，轻杆HG一端用光滑较链固定在竖直墙上，另一端通过细绳EG固定，

NEG〃=30。，在轻杆的G端用轻绳GF悬挂一个与P质量相等的重物Q,则BC、HG两

轻杆受到的弹力大小之比为（）

3

甲乙

A.1：1B.1：V3C.V3：1D.G：2

【答案】B

【详解】对题图甲，以滑轮为研究对象，受力情况如图1所示

图1图2

轻杆对滑轮的作用力与两绳对滑轮的合力等大反向，由几何关系知

F.=mg

根据牛顿第三定律可知，轻杆BC在C点受到的作用力大小为

或=mg

对题图乙，以G点为研究对象，受力分析如图2所示，由平衡条件得

F=

2tan30°

解得

F2=y/3mg

根据牛顿第三定律可知，轻杆HG在G点受到的作用力大小为

F；=也mg

所以

国」

F；百

B正确。

题型四静摩擦力的分析

1.静摩擦力的有无及方向判断方法

(1)假设法

(2)运动状态法

先确定物体的运动状态，再利用平衡条件或牛顿第二定律确定静摩擦力的有无及方向。

(3)牛顿第三定律法

“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体是否受到静摩擦力并判断方向，再根据牛

顿第三定律确定另一物体是否受到静摩擦力及方向。

2.静摩擦力的大小分析

(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，则若除受静摩擦力外，物体还受其他力，

则/台=%。，先求合力再求静摩擦力。

【例1】(2024•北京海淀•三模)如图所示，木块A、B分另I」重5ON和60N,它们与水平地面

间的动摩擦因数均为0.20,夹在A、B之间的弹簧被压缩了1cm,弹簧的劲度系数为400N/m,

系统置于水平地面上静止不动(可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。

现用尸=2N的水平拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为7A和八，弹

簧弹力大小为耳，则（)

"TjwMMwTVI->

///////////////////////////////////

A.A=10N

B.，的方向水平向左

C.A=6N

D.々=6N

【答案】C

【详解】C.未加/时，木块AB受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，弹簧弹力为

F7=Ax=400N/mx0.01m=4N

B木块与地面间的最大静摩擦力

fBm=〃GB=0.20X60N=12N

A木块与地面间的最大静摩擦力

7Am=瑕=0.20x50N=ION

施加产后，对木块B有

尸+耳<九

木块B仍然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小

%=g£=2N+4N=6N

方向水平向左，故C正确；

D.因为AB仍然静止，故弹簧弹力不变片=4N,故D错误；

AB.施加2N的尸之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为

%=E=4N

方向水平向右，故AB错误。

故选Co

【变式演练1】如图所示，物体N静止在倾角为30。的斜面体上，现保持斜面体质量不变，

将斜面倾角由30。缓慢增大到37。的过程中，两物体仍保持静止，则下列说法中正确的是（）

A./对斜面体的压力减小B.斜面体对/的摩擦力增大

C.地面对斜面体的支持力减小D.地面对斜面体的摩擦力增大

【答案】AB

【详解】

A.设斜面的倾角为a,物体/的重力为G,作出/的受力如图

根据平衡条件得：

N=Gcosa

f=mgsina

当斜面倾角a由30。增大到37。时，cosa减小，则N减小，根据牛顿第三定律得知，/对斜面

的压力大小减小，A正确；

B.当斜面倾角a由30。增大到37。时，sina增大，则/增大，B正确；

CD.把两物体看作一个整体，整体只受重力和地面的支持力，不受地面的摩擦力。且地面

的支持力总是等于两物体重力之和，地面的摩擦力总是等于零，CD错误。故选AB。

【变式演练2】如图所示，两直梯下端放在水平地面上，上端靠在竖直墙壁上，相互平行，

均处于静止状态。梯子与墙壁之间均无摩擦力，下列说法正确的是（）

A.梯子越长、越重，所受合力越大

B.地面对梯子的作用力一定竖直向上

C.地面对梯子的摩擦力与竖直墙壁垂直

D.两梯子对竖直墙壁的压力大小一定相等

【答案】C

【详解】A.两梯子处于平衡状态，所受合力均为零，故A错误；

BC.地面对梯子的支持力竖直向上，摩擦力沿水平方向与竖直墙壁垂直，其合力方向斜向

上，故B错误，C正确；

D.两梯子的质量未知，梯子对竖直墙壁的压力大小无法判断，故D错误。

故选C。

【变式演练3】如图所示，水平地面上有重力均为20N的A、B两木块，它们之间夹有被压

缩了2.0cm的轻质弹簧，已知弹簧的劲度系数上=200N/m,两木块与水平地面间的动摩擦

因数均为0.25,系统处于静止状态。现用b=9N的水平力推木块B,假设最大静摩擦力等

于滑动摩擦力，则力尸作用后（）

A.弹簧的压缩量变为2.5cmB.木块B所受静摩擦力为0

C.木块A所受静摩擦力大小为5ND.木块B所受静摩擦力大小为5N

【答案】D

【详解】ABD.根据胡克定律可知

=k/\x=4N

木块B受外力为9N,故木块B所受摩擦力为

f=F-F^=5N=fm=^G

故木块B能够继续保持静止，故弹簧的压缩量仍为2.0cm,A、B错误，D正确；

C.木块A受力平衡，故其所受静摩擦力大小为

/A=%=4N

故C错误。

故选D。

【变式演练4】遇到电梯坠落时，要两臂张开背靠电梯壁，膝盖弯曲踮起脚尖，同时吸一口

气在肺里。如图所示，若电梯坠落过程中紧急制动生效，电梯开始减速，假设电梯壁光滑。

制动生效后相比匀速运动的电梯，下列说法正确的是（）

A.人脚对地板的压力变小B.人脚和地板间的摩擦力变大

C.人后背对电梯壁的压力变大D.人后背对电梯壁的压力不变

【答案】BC

【详解】A.对人进行整体受力分析，得竖直方向受到重力和支持力，由于电梯向下做减速

运动，合力向上，支持力大于重力，即人脚对地板的压力增大，A项错误；

CD.对人进行受力分析，人受到竖直向下的重力加g、电梯壁对人的水平向左的弹力弓1和

地板对脚的斜向右上方的作用力为尸，设尸与竖直方向的夹角为凡由牛顿第二定律及受力

平衡，在竖直方向有

Fcos0-mg=ma

水平方向有

Fsin6>=FN1

电梯坠落过程中夹角e增大，cos。减小，sine增大，作用力下增大，%增大,人后背对电

梯壁的压力变大，C项正确，D项错误；

B.将尸进行力的分解，水平方向为

f=Fsm0

由上分析了增大，B项正确；

故选BCo

题型五滑动摩擦力的分析

滑动摩擦力的大小用公式历="人来计算，应用此公式时要注意以下两点

(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；声N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。

【例1】(2024•广西•高考真题)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全

相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、

3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为斗、号2和号3,则()

【答案】D

【详解】根据滑动摩擦力的公式

可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关，只与接触面的粗糙程度和压力大小有关，由题可知

三个货箱各表面材质和祖糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，即

Ffl=Ff2=Ff3

故选D。

【变式演练1】如图所示，打印机进纸槽里叠放有一叠白纸，进纸时滚轮以竖直向下的力尸

压在第一张白纸上，并沿逆时针方向匀速转动，滚轮与第一张纸不打滑，但第一张纸与第二

张纸间发生相对滑动。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

自，白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为〃2,每张白纸的质量为小，不考虑

静电力的影响，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.滚轮对第一张白纸的摩擦力大小为〃尸

B.第二、三张白纸间的摩擦力大小为〃2（尸+2”陪）

C.第三、四张白纸间的摩擦力大小为〃2（F+"?g）

D.越靠近底座，白纸间的摩擦力越大

【答案】C

【详解】A.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

-2=〃2（尸+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

右3=外（万+加g）

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

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从（尸+%g），大小相

等。故D错误。

故选C。

【变式演练2】如图所示，倾角为。的斜面体M置于粗糙的水平地面，物体加静止在斜面上。

对小施加沿斜面向下的力尸使其匀速下滑，增大尸使加加速下滑。加沿斜面匀速下滑和加

速下滑时，斜面M始终保持静止。比较加匀速下滑和加速下滑两个过程，下列说法正确的

A.正在加速下滑时，加与M之间的摩擦力较大

B.正在匀速和加速下滑时，地面与M之间的摩擦力不变

C.加在匀速下滑时，加对M的压力较小

D.正在加速下滑时，地面对M的支持力较大

【答案】B

【解析】对加施加沿斜面向下的力尸使其匀速下滑，对物体加受力分析可知a=〃〃?gcos

0,召N=Mgcos仇增大沿斜面向下的拉力厂使机加速下滑，物体机所受的滑动摩擦力和斜

面支持力大小不变，由牛顿第三定律可知，物体对斜面的摩擦力尸/和压力7V大小方向均不

变，对斜面体而言，所有受力均不变，即地面与Af之间的摩擦力不变，地面对”的支持力

不变，故选项B正确，A、C、D错误。

【变式演练3】如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力，已知木块的质量为

m,细绳与木板之间装有拉力传感器，木板质量为M（传感器的质量可忽略不计），通过手

拉绳子将木板从木块下匀速抽出时，弹簧测力计的示数为/,传感器的示数为凡且在该过

程中木块保持静止状态，由此可知（）

A.木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于尸

B.木块与木板间的滑动摩擦力大小等于T7—/

C.该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数工

mg

D.该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数二工

Mg

【答案】C

【详解】B.木块在水平上受水平方向右的摩擦力和弹簧秤的拉力作用，由于木块静止，所

受滑动摩擦力等于弹簧的弹力/,所以木块与木板间的滑动摩擦力大小力B错误；

A.手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时，对于木板受到向右的拉力R木块给木板的向左

的摩擦力，大小等于方桌面给木板向左的摩擦力，根据匀速，木板与桌面间的滑动摩擦力

大小为尸-/,A错误;

C.根据滑动摩擦力公式为=〃弓，由于木块与木板间的滑动摩擦力大小等于了,则木板与

木块之间的动摩擦因数

4二一

mg

C正确；

D.同理，由于木板与桌面间的滑动摩擦力大小为尸则木板与桌面之间的动摩擦因数

F-f

4二--------

(M+m)g

D错误。

故选C。

题型六摩擦力的突变问题

分析摩擦力突变问题的方法

(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，或者受

力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态.

(2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析.

摩擦力突变问题注意事项

1.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的趋势，而且静摩擦

力存在最大值.存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到

最大值.

2.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.

类型1“静一静”突变

【要点诠释】物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他

力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将

发生突变.

【例1】)如图所示，质量为10kg的物体/拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为

5N时，物体/与小车均处于静止状态.若小车以1m/s2的加速度向右运动，则(g=10

m/s2)()

A.物体/相对小车向右运动B.物体/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/与小车的上表面间的最大静摩擦力FfmN5N,小车加速运动时,

假设物体/与小车仍然相对静止，则物体/所受合力/合=w=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/受到的摩擦力大小不

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

错误.

类型2“静一动”突变

【要点诠释】物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物

体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力.

【例2】（多选）在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，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（调节力传感器高度可使细绳水平），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质定滑轮系一只空沙桶（调节滑

轮可使桌面上部轻绳水平），整个装置处于静止状态.实验开始时打开力传感器同时缓慢向

沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图像如图乙，则

结合该图像，下列说法正确的是（）

A.可求出空沙桶的重力

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50s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，力传感器显示拉力为2N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为

2N,由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2N,A选项正确；f=50s时静摩

擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5N,同时小车启动，说明沙子与沙桶总重力等于3.5

N,此时摩擦力突变为滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为3N,B、C选项正确；此后由于沙子

和沙桶总重力3.5N大于滑动摩擦力3N,故50s后小车将做匀加速运动，D选项错误.

【例3】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，木板

由水平位置缓慢向上转动（即木板与地面的夹角。变大），另一端不动，如图甲所示，摩擦力

传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随角度。的变化图像如图乙所示.重力加速度为g,下列