高考物理摩擦力专题训练习题集

高考物理摩擦力专题训练习题集摩擦力作为高中物理力学部分的核心概念之一，贯穿于整个力学乃至电磁学的许多综合问题中。对摩擦力的理解深度和应用能力，直接影响着同学们解决力学问题的效率和准确性。本专题旨在通过系统梳理摩擦力的相关知识，并配合典型习题训练，帮助同学们深化理解、掌握方法、提升解题技能，从容应对高考对摩擦力知识点的考查。一、知识梳理与核心要点在开始习题训练之前，我们先来回顾一下摩擦力的基本概念和核心要点，这是解决一切相关问题的基础。1.摩擦力的定义与产生条件摩擦力是两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力。产生条件：*接触并挤压：两物体间存在弹力（法向力）。*接触面粗糙：绝对光滑的接触面在现实中不存在，光滑接触面是理想化模型，此时摩擦力为零。*有相对运动或相对运动趋势：这是摩擦力产生的动力学条件。2.静摩擦力与滑动摩擦力的比较类型产生条件大小特点方向作用效果（对物体运动）:---------:-------------------------------------------:-----------------------------------------------------------------------:---------------------------------------:---------------------------**静摩擦力**相对静止，有相对运动趋势被动力，0<f静≤fmax，fmax=μ静N(μ静为静摩擦因数，略大于滑动摩擦因数)与接触面相切，与相对运动趋势方向相反可充当动力、阻力，或提供向心力**滑动摩擦力**相对滑动主动力（有公式），f滑=μ滑N(μ滑为动摩擦因数，与材料、粗糙程度有关)与接触面相切，与相对运动方向相反通常充当阻力，也可充当动力关键理解：*“相对”二字是核心：判断摩擦力方向时，务必明确是“相对”哪个物体，是以哪个物体为参考系（通常是与之接触的物体）。*静摩擦力的“被动性”：其大小和方向由物体所受其他力及运动状态共同决定，取值在一个范围内，而非定值。*正压力N：是指物体间的弹力，不一定等于物体的重力，需结合具体受力情况分析。3.摩擦力方向的判断方法*定义法：根据摩擦力的方向总是与物体相对运动（或相对运动趋势）的方向相反来判断。*确定研究对象。*选取与研究对象接触的物体作为参考系。*假设接触面光滑，判断研究对象相对于参考系的运动方向，该方向即为相对运动趋势方向。*摩擦力方向与此相对运动（或趋势）方向相反。*状态法：根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律或平衡条件来判断。如果物体处于平衡状态，则静摩擦力与其他力的合力等大反向；如果物体有加速度，则静摩擦力可能是产生加速度的原因之一。*牛顿第三定律法：利用作用力与反作用力的关系，先判断出受力较简单的物体所受摩擦力方向，再确定另一物体所受摩擦力方向。4.摩擦力大小的计算*静摩擦力：*若物体静止或匀速，利用力的平衡条件求解，f静=F合（与静摩擦力平衡的力）。*若物体有加速度，利用牛顿第二定律求解，f静=ma-F其他（视具体情况分析）。*最大静摩擦力fmax≈μ静N（通常题目中如不特别说明，最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力）。*滑动摩擦力：严格按照公式f滑=μ滑N计算，关键在于准确分析正压力N的大小。5.摩擦力的效果摩擦力既可以是阻力（阻碍物体的运动），也可以是动力（促进物体的运动）。例如：人走路时，地面对脚的静摩擦力是动力；传送带上随传送带一起加速的物体，传送带对物体的静摩擦力是动力。二、解题策略与技巧在解决涉及摩擦力的问题时，掌握一定的解题策略和技巧能起到事半功倍的效果。1.明确研究对象，进行受力分析：这是解决所有力学问题的第一步，也是关键一步。务必按照“一重二弹三摩擦，再看其他力”的顺序进行，确保不遗漏力，也不虚构力。2.判断摩擦力的类型：是静摩擦力还是滑动摩擦力？这直接关系到后续大小的计算方法。通常通过判断物体间是否有相对滑动来确定。3.准确判断摩擦力的方向：这是初学者最容易出错的地方。牢记“相对”二字，灵活运用定义法、状态法或牛顿第三定律法。可以在受力分析图上清晰地标出摩擦力的方向。4.计算摩擦力的大小：*若是滑动摩擦力，直接应用公式f=μN，但务必注意N是物体间的正压力，需要根据物体在垂直于接触面方向的受力情况来确定，它不一定等于物体的重力。*若是静摩擦力，首先考虑物体的运动状态。如果物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动），则静摩擦力与其他力的合力平衡；如果物体有加速度，则静摩擦力可能参与提供加速度，需用牛顿第二定律求解。5.注意摩擦力存在性的判断：并非所有接触的物体间都存在摩擦力，必须同时满足摩擦力的产生条件。6.优先考虑整体法与隔离法的结合：在处理连接体问题时，巧妙运用整体法和隔离法，可以简化问题。通常先整体分析加速度，再隔离分析个体受力。7.临界状态的分析：当物体的运动状态即将发生改变（如静摩擦力达到最大值，物体即将开始滑动）时，往往是解题的突破口。三、习题训练（一）选择题（单选或多选）1.关于摩擦力，下列说法正确的是（）A.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反B.摩擦力的大小总是与物体间的正压力成正比C.静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用D.运动的物体也可能受到静摩擦力的作用2.如图所示，物体A静止在斜面上，下列关于物体A所受静摩擦力的说法正确的是（）（示意图：一个物块A静止在左低右高的固定斜面上）A.方向沿斜面向上B.方向沿斜面向下C.大小等于物体的重力D.大小与物体对斜面的压力成正比3.水平地面上有一木箱，某人用水平力推它，但没有推动。则下列说法正确的是（）A.人对木箱的推力小于地面对木箱的静摩擦力B.人对木箱的推力大于地面对木箱的静摩擦力C.人对木箱的推力等于地面对木箱的静摩擦力D.木箱所受的合力方向与推力方向相同4.某同学用手握住一个竖直的玻璃瓶使其保持静止，则下列说法正确的是（）A.手握得越紧，瓶子受到的静摩擦力越大B.不管手握得多紧，瓶子受到的静摩擦力大小都等于其重力C.若往瓶子里加水，瓶子受到的静摩擦力将增大D.瓶子受到的静摩擦力方向竖直向下5.如图所示，一足够长的水平传送带以恒定速率v顺时针转动。现将一个物体轻轻放在传送带左端，物体将在传送带上滑行一段距离后与传送带保持相对静止。在此过程中，物体所受摩擦力的情况是（）（示意图：水平传送带，左端有一物块刚被放上）A.始终受到向右的滑动摩擦力B.始终受到向左的滑动摩擦力C.先受到向右的静摩擦力，后不受摩擦力D.先受到向右的滑动摩擦力，后不受摩擦力（二）计算题6.质量为2kg的物体，静止在水平地面上。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（g取10m/s²）（1）当用5N的水平拉力拉物体时，物体所受摩擦力为多大？（2）当用8N的水平拉力拉物体时，物体所受摩擦力为多大？物体的加速度为多大？7.一个质量为m=10kg的物体，放在倾角为θ=37°的固定斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2。现用一个沿斜面向上的拉力F作用于物体，使物体沿斜面向上匀速运动。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²）求：（1）物体对斜面的压力大小；（2）物体受到的滑动摩擦力大小和方向；（3）拉力F的大小。8.如图所示，质量为M=4kg的木板B静止在光滑水平地面上，木板右端放置一个质量为m=1kg的小滑块A。A、B间的动摩擦因数μ=0.2。现用一个大小为F=14N的水平恒力向右拉木板B，经过一段时间后，小滑块A从木板B上滑落。已知木板B的长度L=2m，重力加速度g取10m/s²。求：（示意图：水平地面上，长木板B，右端有小物块A，有一水平向右的力F拉木板B的左端）（1）滑块A在木板B上滑动时，A、B各自的加速度大小；（2）滑块A从木板B上滑落所用的时间。四、参考答案与提示（一）选择题1.D提示：A项，摩擦力方向与“相对”运动或趋势方向相反，而非“运动”方向，例如人走路时静摩擦力向前，与人运动方向相同。B项，静摩擦力大小与正压力无关。C项，静止的物体可以受到滑动摩擦力，例如擦黑板时，黑板静止，但受到板擦的滑动摩擦力。D项，运动的物体可能受静摩擦力，例如随传送带加速的物体。2.A提示：物体A静止在斜面上，有沿斜面向下的相对运动趋势，故静摩擦力方向沿斜面向上，A正确，B错误。静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，即f=mgsinθ，C错误。静摩擦力大小与正压力不成正比，D错误。3.C提示：木箱静止，处于平衡状态，水平方向推力与静摩擦力平衡，大小相等，方向相反。合力为零。4.B、C提示：瓶子静止，竖直方向静摩擦力与重力平衡，f=mg。手握得紧，只是增大了最大静摩擦力，但实际静摩擦力大小始终等于重力，A错误，B正确。加水后重力增大，静摩擦力也增大，C正确。静摩擦力方向竖直向上，与重力方向相反，D错误。5.A提示：物体刚放在传送带上时，相对传送带向左滑动，故受到向右的滑动摩擦力，使其加速。当物体速度达到与传送带相同时，二者相对静止，无相对运动趋势，故不再受摩擦力。因此，整个过程先受向右的滑动摩擦力，后不受摩擦力。D选项后半句“后不受摩擦力”正确，但前半句“先受到向右的静摩擦力”错误，应为滑动摩擦力。A选项“始终受到”错误。B选项方向错误。C选项“静摩擦力”错误。故正确答案应为D。（此处原A选项设置有误，已修正解析，正确答案为D）（二）计算题6.解：物体所受最大静摩擦力fmax=μN=μmg=0.3×2×10N=6N。（1）水平拉力F1=5N<fmax，物体静止，由平衡条件得：静摩擦力f1=F1=5N。（2）水平拉力F2=8N>fmax，物体滑动，受到滑动摩擦力：f2=μmg=6N。根据牛顿第二定律：F2-f2=ma解得加速度a=(F2-f2)/m=(8-6)/2m/s²=1m/s²。答：（1）5N；（2）6N，1m/s²。7.解：（1）对物体进行受力分析，垂直于斜面方向：N=mgcosθN=10×10×0.8N=80N。根据牛顿第三定律，物体对斜面的压力大小N'=N=80N。（2）物体沿斜面向上匀速运动，受到的滑动摩擦力方向沿斜面向下。滑动摩擦力大小f=μN=0.2×80N=16N。（3）沿斜面方向，物体匀速运动，合力为零：F=mgsinθ+fF=10×10×0.6N+16N=60N+16N=76N。答：（1）80N；（2）16N，方向沿斜面向下；（3）76N。8.解：（1）对滑块A进行受力分析：A在水平方向只受B对它的滑动摩擦力，方向向右。根据牛顿第二定律：fA=μmg=maA解得aA=μg=0.2×10m/s²=2m/s²。对木板B进行受力分析：水平方向受拉力F向右，A对B的滑动摩擦力fB向左（与fA为作用力与反作用力）。根据牛顿第二定律：F-fB=MaB，其中fB=fA=μmg代入数据：14N-0.2×1×10N=4kg×aB14N-2N=4aB12N=4aB解得aB=3m/s²。（2）设经过时间t，滑块A从木板B上滑落。在时间t内，A的位移xA=(1/2)aAt²B的位移xB=(1/2)aBt²A从B上滑落时，满足xB-xA=L即(1/2)aBt²-(1/2)aAt²=L(1/2)(aB-aA)t²=L代入数据：(1/2)(3-2)t²=2m(1/2)(1)t²=2t²=4t=2s(t=-