题目
如图所示,位于斜面的物块M在沿斜面向上的力F作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩擦力的( )。M-|||-F-|||-αA: 方向可能沿斜面向上B: 方向可能沿斜面向下C: 大小可能等于零D: 大小可能等于F
如图所示,位于斜面的物块$$M$$在沿斜面向上的力$$F$$作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩擦力的( )。

A: 方向可能沿斜面向上
B: 方向可能沿斜面向下
C: 大小可能等于零
D: 大小可能等于$$F$$
题目解答
答案
ABCD
A. 方向可能沿斜面向上
B. 方向可能沿斜面向下
C. 大小可能等于零
D. 大小可能等于$$F$$
A. 方向可能沿斜面向上
B. 方向可能沿斜面向下
C. 大小可能等于零
D. 大小可能等于$$F$$
解析
考查要点:本题主要考查斜面上物体的静摩擦力方向及大小的判断,需结合受力平衡条件和静摩擦力的特性进行分析。
解题核心思路:
- 受力分析:明确物块受重力、拉力、支持力及静摩擦力,将重力分解为沿斜面和垂直斜面的分量。
- 平衡条件:根据静止条件(合力为零),分析静摩擦力的方向和大小。
- 临界情况:考虑拉力$F$与重力沿斜面分力$m g \sin \alpha$的大小关系,判断静摩擦力的可能方向及是否为零。
破题关键点:
- 静摩擦力方向由相对运动趋势决定,当$F > m g \sin \alpha$时,物块有上滑趋势,静摩擦力方向向下;反之方向向上。
- 静摩擦力大小可为零(当$F = m g \sin \alpha$时),也可等于$F$(当$F = \frac{m g \sin \alpha}{2}$时)。
受力分析与平衡条件
物块受力如下:
- 重力$m g$,分解为沿斜面的分力$m g \sin \alpha$和垂直斜面的分力$m g \cos \alpha$。
- 拉力$F$沿斜面向上。
- 支持力$N$垂直斜面向上。
- 静摩擦力$f$方向待定(由运动趋势决定)。
根据平衡条件,沿斜面方向合力为零:
$F + f = m g \sin \alpha$
静摩擦力的可能情况
方向分析
- 当$F > m g \sin \alpha$:物块有上滑趋势,静摩擦力方向沿斜面向下(选项B)。
- 当$F < m g \sin \alpha$:物块有下滑趋势,静摩擦力方向沿斜面向上(选项A)。
- 当$F = m g \sin \alpha$:物块无运动趋势,静摩擦力大小为零(选项C)。
大小分析
- 当$F = \frac{m g \sin \alpha}{2}$:代入平衡方程得$f = F$(选项D)。
- 一般情况:静摩擦力大小为$f = m g \sin \alpha - F$,其范围为$0 \leq f \leq \mu_s N$(摩擦力最大值)。