2024届高考物理 专题03 弹力、摩擦力以及力的合成与分解（解析版）

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................................................................3

题型三“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆''问题......................................................7

类型1“活结”和“死结”问题..................................................................7

类型2“动杆”和“定杆”问题.................................................................10

题型四静摩擦力的分析..........................................................................14

题型五滑动摩擦力的分析.......................................................................18

题型六摩擦力的突变问题......................................................................22

类型1"静一静''突变.......................................................................23

类型2“静一动”突变.......................................................................23

类型3“动一静”突变.......................................................................24

类型4“动一动”突变.......................................................................25

题型七力的合成与分解.........................................................................26

题型八力合成与分解思想的重要应用一木楔问题...............................................33

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：根据弹力产生条件一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

生应期

历〃〃〃//〃〃〃〃

A3()。6(产

垂直于接触面

垂直于接触面垂直于切面垂直于平面

【例1】(2023秋•天津宁河•天津市宁河区芦台第一中学校考阶段练习)下面对于物体的受力情况描述正确

A.如图(1)光滑球静止在两夹板之间，则小球一定会受到两夹板的弹力作用

B.如图（2）用竖直细线将光滑小球吊起，搁在斜面上，则斜面对小球一定没有弹力作用

C.如图（3）A、B两物体叠放，在水平外力”的作用下共同做匀速直线运动，则A、B间摩擦力与外力尸

大小相等，方向相反

D.如图（4）某人对木块施加一沿粗糙斜面向上的拉力作用，木块保持静止不动，则斜面对木块的摩擦力

方向一定沿斜面向下

【答案】B

【详解】A.如图（1）光滑球静止在两夹板之间，只有下板有弹力，故A错误；

B.如图（2）用竖直细线将光滑小球吊起，搁在斜面上，绳子处于竖直，根据平衡条件知，绳的拉力和重

力等大反向，斜面没有弹力，故B正确：

C.如图（3）A、B两物体叠放，在水平外力尸的作用下共同做匀速直线运动，由平衡条件可知，A物体重

力和支持力平衡，AB间无摩擦力，故C错误；

D.如图（4）某人对木块施加一沿粗糙斜面向上的拉力作用，木块保持静止不动，由于不知道拉力与重力

分力的大小关系，所以尢法确定静摩擦力的大小及方向，故D错误。

故选Bo

【例2】.（2023秋•广东广州•仲元中学校考期末）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〃两轻绳悬挂而静止，其中。绳处于竖直方向，则〃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

【洋解】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a、人两轻绳悬挂而静止，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〃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c。

【例3】如图所示，一倾角为45。的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力凡

且F通过球心。下列说法正确的是（）

A.铁球一定受墙面水平向左的弹力

B.铁球可能受墙面水平向左的弹力

C.铁球•定受斜面通过铁球的重心的弹力

D.铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力

【答案】B

【解析】尸的大小合适时，铁球可以静止在尢墙的斜面上，尸噌大时墙面才会对铁球有弹力，所以选项A

错误，B正确；斜面必须对铁球有斜向上的弹力才能使铁球不下滑，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过铁

球的重心，所以选项C、D错误。

【例4】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.细绳不一定时小球有拉力的作用，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，细绳的拉力后=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

、/弹性绳一

图示0

力//二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】(2022•河南郑州模拟)如图所示，水平直杆0P右端固定于竖直墙上的。点，长为L=2m的轻绳一

端固定于直杆尸点，另一端固定于墙上。点正下方的。点，OP长为d=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.IONB.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故NQ=A4N,即

PM等于绳长；根据几何关系可得sina=^=¥=0.6,则cosa=0.8,根据平衡条件可得2Fposa=G,

解得尸r=5N,故D正确。

p

【例2】（2023春•江苏南通•江苏省南通中学校考期中）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=k.x

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-At图像的斜率代表弹簧的劲度系数，则有

人竺=3-N/m=200N/m

Ar10x10'-2

故CD错误。

故选B。

【例3】.（2023•福建三明市质检）如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的

夹角为"在斜杆下端固定有质量为，〃的小球，重力加速度为取现使小车以加速度。向右做匀加速直线运

动，下列说法正确的是（）

A.杆对小球的弹力一定竖直向上

B.杆对小球的弹力一定沿杆向上

C.杆对小球的弹力大小为mg

D.杆对小球的弹力大小为尸=>\/（mg）2+（〃74）2

【答案】D

【解析】对小球受力分析如图，由图可知，当。大小变化时，杆上的弹力与竖直方向夹角变化，方向不

一定沿杆，但i定是斜向上，且故选项A、B、C错误；由几何关系可知，F=7（〃ig）?+（ma）句

[例4]（2023•河北•校联考模拟预测）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•长度为乙的轻质刚性杆，一端与弹性杆B连接，

另一端与轻质平面镜M的中心O,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，PQ为一

带有弧长刻度的透明圆弧，。为P。的圆心，圆弧PQ的半径为「，不挂砂桶时，一束细光束经"2的。点射

到平面镜的O'点后原路返1口1,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

O'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L远大于弹性杆的形变量.重力加速度

为g。

（I）随着砂桶中细砂的不断流出，反射光线的光点在PQ圆弧上___________移动（填“向上”或“向下”）

（2）弹性杆的形变量工=（用光点移动的弧长S、八L表示）

（3）弹性杆的劲度系数4=（砂桶的总质量用机表示）

【答案】向下4■

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，平面镜里。'点逆时针

旋转角度6,由于/,远大于弹性杆的形变量，r»L,所以。角较小，满足

tan6>=（9

根据反射定律与几何关系可得

tan0八——x—0八

L

弧长

s=20r

联立解得

sL

x=一

2r

砂桶中细砂不断流出，砂桶的总质最减小，所以反射光点沿PQ圆弧向下移动。

（3）[3]根据胡克定律知

kx=mg

解得

sL

题型三“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆响题

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•定相等。

【例1】（2023•全国•模拟预测）水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B,轻绳的一端C固定于

墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重力为G=100N的重物，ZCM=30°,如图所示，则滑轮受到轻绳的作

用力的大小为（）

A.30NB.50x/3NC.100ND.1OOV3N

【答案】C

【详解】由题意可得，对绳8点受力分析如图

滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F/和尸2的合力尸，因同一根绳张力处处相等，大小都等于物

体的重力，即为

F/=F2=G=I00N

用平行四边形定则作图,由干拉力B和B的夹角为120。,则由几何知识得

F=100N

所以滑轮受绳的作用力为lOONo

故选C。

【例2】.（2023•湖南•校联考模拟预测）如图，足够长的光滑直杆A3和BC构成一个支架，在竖直面上放置，

支架连结处为以直杆A3、BC与竖直夹角分别为4、8,轻质小环尸、。分别穿进直杆A8和BC,两根

细绳的一端分别系在P、。环上，另一端系在一起，其结点为。挂上小球后，绳长拉直后的长度分别为4、

A.4一定等于打，乙不一定等于4

B.其不一定等于",4一定等于4

C.4一定等于4,4也一定等于6

D.凡不一定等于％,4也不一定等于4

【答案】A

【详解】由于AQ为轻环，不计重力，所以挂上小球后，PO绳与。。绳伸直后分别与A8和BC垂直，对

结点。受力分析如图

由于平衡后两绳的张力相等，所以水平分量必须大小相等方向相反，即

Tpocosq=TQOCOS%

可知仇一定等于a，由于与绳长元关，所以4不一定等;4,A1E确。

故选Ao

【例3】.（2023•辽宁大连•统考二模）如图所示，站在水平地面上的人通过轻绳绕过定滑轮A和轻质动滑轮

8将一重物吊起。若系统在图示位置静止时8两侧轻绳的夹角为120。，A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（）

A.1：1B.1：2C.2：1D.2：3

【答案】A

【详解】人对地面恰好无压力，则绳子的张力大小为

〃=m人g

对重物分析有

2Ros600=

解得人与重物的质量之比为

机人：加的=1:1

故选Ao

【例4】（2023秋•内蒙古呼和浩特•高三统考期末）如图所示，物体机被三根不可伸长的轻绳系着，处于静

止状态。已知OA与等长，角4。8为60。。现将A点向左移动，使角AO8变为120。，再次静止。则前

CT

【答案】C

【详解】根据对称性.与08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

27；cos与小

解得

第二次对物体与结点O进行分析有

27；cos号=〃吆

解得

4=mg

则有

7；3

故选C。

类型2“动杆”和“定杆”问题

1.动杆：若轻杆用光滑的转轴或锐链连接,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，。为转轴，B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。

F-A

甲

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，如图乙所示。

【例1】（2023秋•河北邢台•统考期末）如图所示，轻杆人4的左端用钱链与竖直墙壁连接，轻杆的左端

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8点，图乙中两轻绳分别挂着

质量为,%、机4的物体，另一端系于。点。四个物体均处于静止状态，图中轻绳。8、07）与竖直方向的夹

角均为。=30。，下列说法一定正用的是（）

甲

A.肛：〃?2=1：1

C.叫：叫=匕1

【答案】B

【详解】AB.图甲中，08绳的张力为

T=鹏

由平衡条件可得

=cosO/%g

则

:"4=2:百

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"?3、的比例不确定，故CD错误。

故选Bo

【例2】（2023•全国•高三专题练习）

如图（a）所示，将一右端固定有光滑定滑轮的轻杆固定在竖直挡板上，轻绳人BC跨过光滑的定滑轮悬吊质

量为〃〃=lkg的物块；如图（b）所示，将一轻杆用转轴固定在竖直挡板上，两段轻绳。E、石尸系在杆的右

端并悬吊质量为/〃2=1.5kg的物块。已知两杆均水平，且绳子的侦斜部分与水平方向的夹角均为30。，重力

图(a)图(b)

A.图（a）中A3绳的拉力大小为ION

B.图（b）中。E绳的拉力大小为I5N

C.图（a）中轻杆对滑轮的支持力大小为10N

D.图（b）中轻杆对结点的支持力大小为15N

【答案】AC

F=F=mig=1ON

故A正确；

BD.图乙中由于杆可自由转动，因此杆对结点的作用力方向一定沿杆的方向，则由平衡条件订知

Fsin30°=F

Fcos300=F乙

又

F=m2g

代入数据解得轻绳。石的拉力为

F=30N

轻杆对结点的支持力大小为

也=15闻

故BD错误。

C.由于图甲中的杆为固定的杆，因此杆对滑轮的作用力不一定沿杆的方向，因为A8绳与BC绳的夹角为

120。，故分析可得轻杆对滑轮的支持力大小为

F^F=F=1ON

故C正确。

故选AC。

【例3】.（2023秋•河北石家庄•正定一中校考阶段练习）图甲中轻杆04的A端固定在竖直墙壁上，另一端

。光滑，一端固定在竖直墙壁B点的细线跨过。端系一质量为机的重物，08水平；图乙中轻杆。A可绕A

点自由转动，另一端O'光滑；一端固定在竖直墙壁8'点的细线跨过。'端系一质量也为，〃的重物。已知图甲

中/4。4=30。，以下说法正确的是（）

A.图甲轻杆中弹力大小为拒mg

B.图乙轻杆中弹力大小为&mg

C.图甲中轻杆中弹力与细线OB中拉力的合力方向一定沿竖直方向

D.图乙中不可能等于30。

【答案】AC

（详解】A.由于图甲轻杆3为“定杆”,其O端光滑，可以视为活结，两侧细线中拉力大小相等，都等于企，

由力的平衡条件可知，图甲轻杆中弹力为

片1=2mgcos45=夜

故A正确；

BD.图乙中轻杆CM'可绕A点自由转动，为“动杆”，另一端O'光滑，可以视为活结，。两侧细线中拉力相

等，“动杆”中弹力方向沿“动杆”方向，“动杆中弹力大小等于。两侧细线中拉力的合力大小，两细线夹

角不确定，轻杆中弹力无法确定，N&OA可能等于30。，故BD错误：

C.根据共点力平衡条件，图甲中轻杆弹力与细线OB中拉力的合力方向一定与竖直细绳的拉力方向相反,

即竖直向上，故C正确。

故选ACo

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

⑴假设法

发

不

假设物方向与相

相

生

体间接

滑

对对运动趋

触面不动势的方向

光滑相反

(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笫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

(I)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，则衣=〃刈。若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则/合=〃?〃，先

求合力再求静摩擦力。

【例1】如图所示，物体A静止在倾角为30。的斜面体匕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，则卜.列说法中正确的是()

A.A对斜面体的压力减小B.斜面体对A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.设斜面的倾角为物体A的重力为G,作出4的受力如图

根据平衡条件得:

N=Gcosa

/=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，人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。

【例2】.（2023,高三课时练习）在车站、机场常用传送带运送旅客的货物，如图所小，传送带与水平血夹

角为以当货物随传送带一起匀速运动时，下列关于货物受力的说法中正确的是（）

A.货物所受摩擦力方向沿传送带向上

B.货物所受摩擦力方向沿传送带向下

C.货物受到三个力的作用

D.因货物与传送带相对静止，所以货物不受摩擦力

【答案】AC

【详解】ABD.货物所受的摩擦力方向与相对运动趋势的方向和反，货物相对传送带有向下运动的趋势，

所以静摩擦力方向沿传送带向上，故A正确，BD错误；

C.货物随传送带一起向上匀速运动，根据平衡条件可知货物共受到三个力，分别为重力、支持力与静摩擦

力,故c正确。

故选ACo

【例3】（2023•甘肃陇南•统考一模）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

【洋解】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湍壁垂直，其合力方向斜向匕故B错误，

CE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。

【例4】（2023•全国•高三专题练习）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&=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。现用尸=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

4=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=f/n=pG

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。

【例5】.（2023•全国•高三专题练习）如图所示，顶端有定滑轮0的斜面体A固定在水平面上，跨过滑轮细

绳一端接物块B,另一端与竖直柠相连，另有轻质动滑轮。'跨过细绳与重物C相连，整个系统处于静止状

态。现缓慢地向右移动竖直杆，B保持不动，下列说法正确的是（）

A.细绳的拉力一直增大B.B受到的摩擦力一直增大

C.B受到的摩擦力一直减小D.B受到的摩擦力可能先增大后减小

【答案】A

【详解】A.斜面体A和物块B均不动，设定滑轮右侧绳子长度为L不变，杆到斜面体间距离4,绳子与竖

直方向的夹角为由几何关系可知

sin^=-

L

缓慢地向右移动竖直杆，杆到斜面体间距离d增大，则。增大；

选动滑轮。'为研究对象，进行受力分析，由平衡关系可知

2Fcos0=Gc

。增大则/增大，故A正确；

BCD.物块B平衡时，B与斜面间摩擦力情况有三种，可能不受摩擦力，可能受沿斜面向上摩擦力，也可

能受沿斜面向下的摩擦力，当尸增大时，物块B的摩擦力对应三种情况，可能增大，可能减小，也可能先

减小后增大，故B、C、D都错误。

故选Ao

【例6】（2023•全国•高三专题练E）

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糅，下列说法

人脚和地板间H勺摩擦力变大

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，人受到竖直向卜•的重力〃吆、电梯壁对人的水平向左的弹力和地板对脚的斜向

右上方的作用力为〃，设”与竖直方向的夹角为由牛顿第二定律及受力平衡，在竖直方向有

FcosO-mg=ma

水平方向有

八in9=%

电栉监落过程中夹角e增大，8so减小,sin。增大，作用力/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="sin。

由上分析/增大，B项止确;

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来计算，应用此公式时要注意以下两点

(1)4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；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均无关。

【例1】(2020•山东省普通高中学业水平等级考试，8)

如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为，〃和2,〃的物块4、B,通过不可伸长的轻绳

跨过滑轮连接，4、8间的接触面和轻绳均与木板平行。4与8间、8与木板间的动摩擦因数均为〃，设最

大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45。时，物块A、8刚好要滑动，则〃的值为（）

【答案】C

【解析】根据题述，物块A、8刚要滑动，可知4、4之间的摩擦人8=〃〃噜cos45。，8与木板之间的摩擦

力/=〃3〃gcos45。。隔离A分析受力，由平衡条件可得轻绳中拉力产=fw+mgsin45。。对人、B整体，由平

衡条件知2尸=3〃?gsin45。一/,联立解得"=当选项C正确。

【例2】（2023•全国•高三专题练习）如图所示，打印机进纸槽里.叠放有一登白纸，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，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从，白纸之间、白纸与

纸槽底座之间的动摩擦因数均为4,每张白纸的质量为〃?，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〃/

B.第二、三张白纸间的摩擦力大小为4（/+2"[g）

C.第三、四张白纸间的摩擦力大小为例（尸+〃火）

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

fi2=%（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

人=多（/+〃?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

九=也（尸+叫）

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〃2（/+〃?g），大小相等。故D错误。

故选C。

【例3】如图所示，倾角为。的斜面体M置于粗糙的水平地面，物体/〃静止在斜面上。对〃?施加沿斜面向

下的力产使其匀速下滑，增大产使机加速下滑。机沿斜面匀速下滑和加速下滑时，斜面M始终保持静止。

比较根匀速下滑和加速下滑两个过程，下列说法正确的是（）

A.〃?在加速下滑时，加与M之间的摩擦力较大

B.机在匀速和加速卜滑时，地面与M之间的摩擦力不变

C.m在匀速下滑时，/〃对M的压力较小

D./〃在加速下滑时，地面对渺的支持力较大

【答案】B

【解析】对m施加沿斜面向下的力F使其匀速下滑，对物体m受力分析可知Ff=///??gcos仇人=〃?gcos仇

增大沿斜面向下的拉力尸使〃?加速下滑，物体，〃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杆和压力八'大小方向均不变，对斜面体而言，所有受力均不变，即地面与M

之间的摩擦力不变，地面对M的支持力不变，故选项B正确，A、C、D错误。

【例4】（2023•全国•模拟预测）如图，某同学用一根劲度系数为女的轻质弹簧测悬物块与水平面间的动摩擦

因数。将弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，弹簧与地面平行。改变物

块在水平面上的位置，发现物块只能在A、4两点间保持静止，测得A、3两点到竖直挡板的距离分别为力、

山，物块的质量为小，当地重力加速度为0则物块与水平面间的动摩擦因数为（）

挡板

M4+4)M4+4)

D.

mg

【详解】由题意可知，改变物块在水平面上的位置，物块只能在A、8两点间保持静止，则有轻质弹簧的原

长是

4=4+^^

V।2

物块在A、8两点间的静止位置是轻质弹簧的最大压缩量与最大伸长量的平衡位置，因此有

,乩一4

k-2、=

解得

〃乂…）

2m及

A正确，BCD错误。

故选Ao

【例5】.（2022•高三课时练习）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〃?，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

从木块卜.匀速抽出时，弹簧测力计的示数为/，传感器的示数为F,且在该过程中木块保持静止状态，由此

A.木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于产

B,木块与木板间的滑动摩擦力大小等于r

C.该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数2一

mg

D.该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数?

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/,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F

,木块给木板的向左的摩擦力，大小等于/,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F「=〃弓，由「木块与木板间的滑动摩擦力大小等则木板与木块之间的动摩

擦因数

CC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

(M+m)g

D错误。

故选C。

【例6】如图所示，质量为小的物体置r倾角为。的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为"，先用

平行干斜面的推力E作用干物体卜使其能沿斜面匀速卜滑,若改用水平推力B作用干物体卜，也能使物体

沿斜面匀速上滑，则两次的推力之比3为()

A.cos5+〃sin6B.cos。一〃sin0

C.1+/ztan0D.1—//tan0

【答案】B

【解析】物体在力a作用下和力B作用下匀速运动时的受力如图所示.

将物体受力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解，由平衡条件可得:

Fi=/〃gsinJ+Ffi，FNI=mgcos6,Fn=〃Fzi;BcosJ=〃?gsin夕+片2，FN2=mgcos夕+Bsin仇居2="尺2,

“nm八，八〃次sincos〃..Fi八八——

解得：H=〃吆sinJ+"〃?gcos仇B=[os84s需0~，故耳=cos。一"sinaB正确.

题型六摩擦力的突变问题

分析摩擦力突变问题的方法

(I)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刀的合力发生

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4拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5N时，物体A

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

ApVWWV

A.物体A相对小车向右运动B.物体A受到的摩擦力减小

C.物体A受到的摩擦力大小不变D.物体4受到的弹簧的拉力增大

【答案】C

【解析】由题意得，物体4与小车的上表面间的最大静摩擦力尺25N,小车加速运动时，假设物体A与

小车仍然相对静止，则物体A所受合力F合=〃旭=10N,可知此时小车对物体4的摩擦力为5N,方向向右，

且为静摩擦力，所以假设成立，物体A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A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），滑块放在校长的小车上，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（）

F/N

I

3

2

11---------------------,

)20408()l(M)//s

甲乙

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】，=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：，=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3.5N,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

立随角度。的变化图像如图乙所示.重力加速度为g，下列判断正确的是（）

A.木块与木板间的动摩擦因数"=tan〃i

B,木块与木板间的动摩擦因数

C.木板与地面的夹角为仇时，木块做自由落体运动

D.木板由仇转到。2的过程中，木块的速度变化越来越快

【答案】D

【解析】由题图可知，当木板与地面的夹角为4时木块刚刚开始滑动，木块重力沿木板向下的分力等于

Fm则向2=〃侬血仇，刚滑动时有Ri=〃〃?gcos&，则（）「由题图知"门〈尸粒，即4mgeosavmgsin

仇，解得〃vtan仇，故选项A、B错误；当木板与地面的夹角为灰时，木块受到的摩擦力为零，则木块只受

重力作用，但此时速度不是零，木块不做自由落体运动，做初速度不为零、加速度为g的匀加速运动，故

选项C错误;对木块,根据牛顿第二定律有：〃田sin。一"〃呼os—胸，则a=gsin9-4gcos仇则木板由仇

转到。2的过程中，随着夕的增大，木块的加速度。增大，即速度变化越来越快，故选项D