2027届新高考物理热点精准复习　摩擦力的“四类”突变问题

2027届新高考物理热点精准复习摩擦力的“四类”突变问题1.静摩擦力是被动力,其大小、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。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.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正压力均成正比,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正压力发生变化,则滑动摩擦力就会发生变化。3.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、方向和运动性质发生变化的分界点。“静—静”突变(2026·陕西咸阳模拟)如图所示,将两个相同的物块P、Q置于粗糙的斜面上,物块P、Q中间有一处于压缩状态的轻弹簧,轻弹簧不与物块P、Q拴接。物块P受到一个沿斜面向下的恒定拉力F,此时物块P、Q均静止,下列说法正确的是(

)A.物块Q一定受到4个力的作用B.物块P受到的静摩擦力方向沿斜面向下C.仅撤去轻弹簧,物块P可能会沿斜面下滑D.仅撤去拉力F,物块P受到的摩擦力一定变小[解析]

对物块Q受力分析,物块Q受到重力、支持力和弹簧沿斜面向上的弹力,若重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小相等,则物块Q不受静摩擦力,此时物块Q受3个力的作用,若重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小不相等,则物块Q受静摩擦力,此时物块Q受4个力的作用,故A错误;对物块P进行受力分析,弹簧弹力沿斜面向下,拉力方向沿斜面向下,重力竖直向下,根据平衡条件可知,物块P沿斜面方向的合力为零,可知物块P受到沿斜面向上的静摩擦力,故B错误;结合上述,设斜面倾角为θ,两物块质量均为m,有弹簧时,对物块P受力分析,沿斜面方向有fP=mgsin

θ+F弹+F,仅撤去轻弹簧时有fP'=mgsin

θ+F,可知,若仅撤去轻弹簧,物块P沿斜面向下的合力变小,需要的摩擦力变小,故物块P仍然保持静止,故C错误;若仅撤去拉力F,结合上述有fP″=mgsin

θ+F弹,物块P沿斜面向下的合力减小,需要的摩擦力一定减小,故D正确。“静—动”突变(2026·河南郑州一模)如图所示,重型自卸车能利用液压装置使车厢缓慢倾斜,车厢内的货物包会自动滑下。已知货物包的重力为G,与车厢底板间的静摩擦因数为0.75(静摩擦因数是最大静摩擦力与正压力的比值),动摩擦因数为0.70。下列四个图像中的曲线都是正弦或余弦曲线,其中的实曲线能正确描述货物包所受摩擦力Ff随车厢倾角θ变化关系的是(

)[解析]

当车厢倾角从水平开始增加时,开始阶段货物包与车厢间的摩擦力为静摩擦力,大小为Ff1=Gsin

θ,静摩擦力的最大值为Ffm=μmGcos

θ=0.75Gcos

θ,即当Ff1=Ffm时,货物包开始将要滑动,此位置在函数Ff1=Gsin

θ与Ffm=0.75Gcos

θ图像的交点位置;之后货物包向下滑动,摩擦力为滑动摩擦力,大小为Ff2=μGcos

θ=0.7Gcos

θ,随θ的增加,滑动摩擦力减小。故选B。“动—静”突变(多选)(2026·云南昭通期中)竖直放置的金属杆,某人从顶端手握杆由静止下滑,手握杆的力随时间由零均匀增加,手和杆之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,人下滑到离地50cm处刚好停下,取竖直向上为正方向,下列关于手所受的摩擦力f以及人所受的合力F合的图像正确的是(

)[解析]

人在下滑过程中竖直方向受到重力和向上的摩擦力作用,重力大于摩擦力时向下加速运动,当重力等于摩擦力时有速度的最大值,之后滑动摩擦力随正压力增大继续增大,人向下做减速运动,当速度减为零时,摩擦力突变为静摩擦力,大小等于重力,故A正确,B错误;人所受合力先向下,随摩擦力的增大而减小,减为零后反向增加,当速度为零时合力为零,故C正确,D错误。“动—动”突变

(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0沿逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tanθ,则下列图像能客观地反映小木块受到的摩擦力和运动情况的是(

)[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=gsin

θ+μgcos

θ;当小木块速度达到传送带速度时,由于μ<tan

θ,

即μmgcos

θ<mgsi