解题思路：根据牛顿第二定律研究加速度与时间的关系，分析物体运动的性质．根据牛顿第二定律，分别对AB整体和B研究，分析2s～3s时间内两物体间的摩擦力如何变化．
A、根据牛顿第二定律得知，两物体的加速度a=
F
mA+mB，由图看出，F周期性变化，则加速度也作周期性变化，所以两物体做的不是匀变速直线运动．故A错误．
B、设2s～3s时间内两物体间的摩擦力大小为f，以B为研究对象，则有f=mBa=
mBF
mA+mB，这段时间内F增大，则f增大．故B错误．
C、由f=mBa=
mBF
mA+mB看出，f与F方向总是相同．故C正确．
D、物体在0～2s内沿正方向做变加速运动，2～4s内继续沿正方向做变减速运动，接下来周而复始．所以物体做单向的直线运动．故D错误．
故选：C．
点评：
本题考点： 牛顿第二定律；滑动摩擦力．
考点点评： 本题是牛顿第二定律的应用问题，采用整体法和隔离法相结合研究．要注意F的正负表示F的方向，2s～3s时间内F在增大，不是减小．