2021届高考物理核心考点知识归纳、典例剖析与同步练习：牛顿定律中的临界问题(解析版)

2021届高考物理核心知识点拨与典例剖析：牛顿定律中的临界问题 ★举一反三★

【例1】如图所示，质量为m 的木块在质量为M 的长木板上向右滑行，木块受到向右的拉力F 的作用，长木板处于静止状态，已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，则( )

A ．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg

B ．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m ＋M )g

C ．当F >μ2(m ＋M )g 时，长木板便会开始运动

D ．无论怎样改变F 的大小，长木板都不可能运动

解析：木块受到的滑动摩擦力大小为μ1mg ，由牛顿第三定律，长木板受到m 对它的摩擦力大小也是μ1mg ，对长木板使用平衡条件得地面对长木板的静摩擦力为μ2mg ，A 正确．改变F 的大小，木块m 受到的滑动摩擦力不会发生变化，长木板受力不变，D 正确．

答案：AD

【练习1】有一质量M =4kg 的小车置于光滑水平桌面上，在小车上放一质量m =6kg 的物块，动摩擦因素µ=0.2，现对物块施加F =25N 的水平拉力，如图所示，求小车的加速度？（设车与物块之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力且g 取10m/s 2)

解析：对M 、m 分析可知，M 有最大加速度20/3s m M mg a ==μ，M 、m 共同运动的最大加速度为20/3s m a =，此时外力

()N a M m F 3000=+=，故当F =25N 时，M 、m 相对静止不动，由整体法分析可知2/5.2s m m

M F a =+= 答案：2.5m/s 2

【练习2】如图所示，在光滑水平面上有一质量为m 1的足够长的木板，其上叠放一质量为m 2的木块．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t 增大的水

平力F ＝kt (k 是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a 1和a 2.下列反映a 1和a 2变化的图线中正确的是（ ）

解析：本题考察的是整体法隔离法和摩擦力，由上题的分析思路可表达出两者分别的加速度随时间的表达式。

答案：A

【例2】如图所示，光滑的水平面上静置质量为M ＝8kg 的平板小车，在小车左端加一个由零逐渐增大的水平推力F ，一个大小不计、质量为m ＝2 kg 的小物块放在小车右端上面，小物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长．重力加速度g 取10 m/s 2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法中正确的是( )

A ．当F 增加到4 N 时，m 相对M 开始运动

B ．当F 增加到20 N 时，m 相对M 开始运动

C ．当F ＝10 N 时，m 对M 有向左的2 N 的摩擦力

D ．当F ＝10 N 时，m 对M 有向右的4 N 的摩擦力

解析：分别对两物体做受力分析可知，m 有最大加速度，可知整体共同运动的最大加速度就为m 的最大加速度，根据整体法可得当F N 20 时，M 、m 相对静止，可得B 正确；当F ＝10 N 时，由整体法可求得加速度，由此可求得静摩擦力为2N 。

答案：BC

【练习3】如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m 和2m 的四个木块，其中两个质量为m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是μmg .现用水平拉力F 拉其中一个质量为2m 的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m 的最大拉力为( )