專題02 力和平衡-5年（2020-2024）高考1年模擬物理真題分類匯編（山東專版）（解析版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題02力和平衡考點(diǎn)五年考情（2020-2024）命題趨勢(shì)備考策略考點(diǎn)1力的合成與分解（5年幾考）2024·山東卷·T2高考對(duì)本章的考查呈現(xiàn)出如下特點(diǎn):1.選擇單個(gè)物體或多個(gè)物體為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，充分考慮各力的產(chǎn)生條件和應(yīng)用范圍。利用合成法或分解法對(duì)力進(jìn)行處理，應(yīng)用平衡條件，建立等式求解2.考查考生對(duì)本章知識(shí)的理解和掌握情況的同時(shí)，考查考生的情景分析能力，理解與反思質(zhì)疑的能力，提取信息進(jìn)行物理圖景建構(gòu)的能力，應(yīng)用基本規(guī)律分析、推理和計(jì)算的能力，科學(xué)探究能力3.考查內(nèi)容主要體現(xiàn)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)中運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、模型建構(gòu)和科學(xué)推理要素.1.本章涉及的知識(shí)是高中物理的重要基礎(chǔ)，包含許多思想方法，它的應(yīng)用幾乎貫穿整個(gè)高中物理。所以，不能因?yàn)楸菊聝?nèi)容獨(dú)立考查的較少而有所忽視，恰恰相反，一定要下大力氣扎扎實(shí)實(shí)地學(xué)好本章的知識(shí)與方法，形成解決物理問題的基本思路。在本章復(fù)習(xí)過程中多耗一些時(shí)間和精力是值得的。2.牢記基知識(shí)，熟練掌握基本方法，明確基本題型盡量多地積累不同物體，不同環(huán)境、不同運(yùn)動(dòng)形式下的應(yīng)用類型及有效解決問題的方法。明確物體的平衡條件、臨界條件，掌握好函數(shù)法、圖象法、極限法、隔離法、整體法等解題方法。利用好力的合成法、分解法、相似三角形法、矢量三角形法、正交分解法處理力的矢量問題?？键c(diǎn)2受力分析、共點(diǎn)力的平衡（5年幾考）2023·山東卷·T22020·山東卷·T8考點(diǎn)01力的合成與分解1、（2024·山東卷·T2）如圖所示，國產(chǎn)人形機(jī)器人“天工”能平穩(wěn)通過斜坡。若它可以在傾角不大于30°的斜坡上穩(wěn)定地站立和行走，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則它的腳和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不能小于（）A. B. C. D.【答案】B【解析】根據(jù)題意可知機(jī)器人“天工”它可以在傾角不大于30°的斜坡上穩(wěn)定地站立和行走，對(duì)“天工”分析有可得故選B。考點(diǎn)02受力分析共點(diǎn)力的平衡2、（2023·山東卷·T2）餐廳暖盤車的儲(chǔ)盤裝置示意圖如圖所示，三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上，下端連接托盤。托盤上疊放若干相同的盤子，取走一個(gè)盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平。已知單個(gè)盤子的質(zhì)量為300g，相鄰兩盤間距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，每根彈簧的勁度系數(shù)為（）A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m【答案】B【解析】由題知，取走一個(gè)盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平，則說明一個(gè)盤子的重力可以使彈簧形變相鄰兩盤間距，則有mg=3?kx解得k=100N/m故選B。3、（2020·山東卷·T8）如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時(shí)，物塊A、B剛好要滑動(dòng)，則μ的值為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】當(dāng)木板與水平面的夾角為時(shí)，兩物塊剛好滑動(dòng)，對(duì)A物塊受力分析如圖沿斜面方向，A、B之間的滑動(dòng)摩擦力根據(jù)平衡條件可知對(duì)B物塊受力分析如圖沿斜面方向，B與斜面之間的滑動(dòng)摩擦力根據(jù)平衡條件可知兩式相加，可得解得故選C。一、單選題1．（2024·山東煙臺(tái)·三模）中國古代建筑的門閂凝結(jié)了勞動(dòng)人民的智慧。如圖是一種豎直門閂的原理圖：當(dāng)在水平槽內(nèi)向右推動(dòng)下方木塊A時(shí)，使木塊B沿豎直槽向上運(yùn)動(dòng)，方可啟動(dòng)門閂。水平槽、豎直槽內(nèi)表面均光滑，A、B間的接觸面與水平方向成45°角，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。已知B的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g。為了使門閂剛好能被啟動(dòng)，則施加在A上的水平力F最小應(yīng)為（

）A． B． C． D．【答案】B【詳析】對(duì)A、B受力分析如圖所示門閂剛好啟動(dòng)時(shí)，對(duì)A水平方向上對(duì)于B在豎直方向上A、B間最大靜摩擦力為則施加在A上的水平力F最小應(yīng)為故選B。2．（2024·山東聊城·三模）如圖所示，輕桿AC和輕桿BC的一端用光滑鉸鏈連接在C點(diǎn)，另一端分別用光滑鉸鏈固定在豎直墻壁上，將一物塊通過細(xì)線連接在C點(diǎn)并保持靜止?fàn)顟B(tài)，若對(duì)C端施加一水平向左的作用力F，則下列說法正確的是（）A．輕桿AC中的彈力一定變大 B．輕桿AC中的彈力一定減小C．輕桿BC中的彈力一定變大 D．輕桿BC中的彈力可能減小【答案】C【詳析】對(duì)C點(diǎn)受力分析如圖，由三角形法則可知，重力mg、AC的拉力TAC以及BC的支持力TBC組成封閉的三角形；若加水平力F，則C點(diǎn)仍平衡，則此時(shí)四個(gè)力組成封閉的四邊形，TBC和重力mg方向不變，TAC方向仍與原來平行，則隨F的增加，TBC一定增加，TAC先減小，當(dāng)減到零后反向增加。故選C。3．（2024·山東濟(jì)寧·三模）如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于內(nèi)壁光滑的半球形凹槽內(nèi)，凹槽放置在蹺蹺板上，凹槽的質(zhì)量為M。開始時(shí)蹺蹺板與水平面的夾角為，凹槽與小球均保持靜止。已知重力加速度為g，，，則在緩慢壓低蹺蹺板的Q端至跟P端等高的過程中。下列說法正確的是（）A．蹺蹺板對(duì)凹槽的作用力逐漸增大B．小球?qū)Π疾鄣膲毫Υ笮∈冀K為mgC．開始時(shí)蹺蹺板對(duì)凹槽的支持力大小為0.8MgD．開始時(shí)蹺蹺板對(duì)凹槽的摩擦力大小為0.6Mg【答案】B【詳析】A．由于小球、凹槽整體的重力不變化，與蹺蹺板的作用力等大反向，那么蹺蹺板對(duì)凹槽的作用力不變，故A錯(cuò)誤；B．小球所在處的凹槽切線總是水平的，那么小球?qū)Π疾鄣膲毫Υ笮∈冀K等于小球的重力，故B正確；CD．將小球跟凹槽視為整體，開始時(shí)恰好靜止，那么根據(jù)受力平衡知，蹺蹺板對(duì)凹槽的支持力大小為蹺蹺板對(duì)凹槽的摩擦力大小為故CD錯(cuò)誤。故選B。4．（2024·山東濟(jì)南·三模）高空滑索因其驚險(xiǎn)刺激而深受年輕人追捧。人通過輕繩與輕質(zhì)滑環(huán)相連，開始下滑前，輕質(zhì)滑環(huán)固定在鋼索上點(diǎn)處，滑環(huán)和人均處于靜止?fàn)顟B(tài)，鋼索和輕繩的夾角關(guān)系如圖所示。設(shè)段鋼索的拉力大小為，段鋼索的拉力大小為，段輕繩的拉力大小為，下列判斷正確的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳析】以結(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，受力情況如圖所示這樣的三個(gè)力可以組成一個(gè)首尾相接的封閉的矢量三角形如下由圖可知故選A。5．（2024·山東煙臺(tái)·二模）如圖所示，一水晶球支架放置在水平桌面上，支架由水平底托和三根金屬支桿構(gòu)成。一質(zhì)量為m、半徑為l的水晶球靜置于支架上，水晶球與三根金屬支桿的三個(gè)接觸點(diǎn)等高，接觸點(diǎn)的連線構(gòu)成邊長為l的等邊三角形。已知水晶球質(zhì)量分布均勻，不計(jì)支桿與水晶球間的摩擦，重力加速度為g，則每根支桿對(duì)水晶球的作用力大小為（

）A． B． C． D．【答案】B【詳析】設(shè)支桿對(duì)水晶球的作用力與豎直方向的夾角為，根據(jù)幾何關(guān)系有水晶球靜止，根據(jù)平衡條件可得解得每根支桿對(duì)水晶球的作用力大小為故選B。6．（2024·山東臨沂·二模）如圖所示，半徑均為R的光滑球和不光滑的半球由同種材料制成的，球和半球放置在豎直墻壁的左側(cè)。當(dāng)半球的球心到豎直墻壁的距離大于時(shí)，半球?qū)⑾蜃蠡瑒?dòng)。當(dāng)半球球心到墻壁的距離為L時(shí)，即使給球體向下沿通過球心的豎直方向施加的力再大，半球和球始終保持靜止，則L的最大值為（）A． B．C． D．【答案】D【詳析】依題意，設(shè)半球質(zhì)量為m，則光滑球質(zhì)量為2m，對(duì)光滑球和不光滑的半球受力分析，如圖所示當(dāng)半球的球心到豎直墻壁的距離為時(shí)，由幾何關(guān)系，有根據(jù)平衡條件，可得，又聯(lián)立，解得給球體向下沿通過球心的豎直方向施加的力再大，半球和球始終保持靜止，需要滿足即當(dāng)半球球心到墻壁的距離為取最大值L時(shí)，有由幾何關(guān)系，有聯(lián)立，解得故選D。7．（2024·山東聊城·二模）如圖所示，某創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組制作了一個(gè)半徑為12cm的圓環(huán)，將3個(gè)相同的輕彈簧一端等間距地連接在圓環(huán)上的A、B、C三點(diǎn)，另外一端連接于同一點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)恰好在圓心O處。將圓環(huán)水平放置，在結(jié)點(diǎn)O處懸掛一瓶礦泉水，緩慢釋放直至平衡時(shí)測(cè)得結(jié)點(diǎn)下降了5cm。已知輕彈簧的自然長度為9cm，礦泉水的重力為6N，則彈簧的勁度系數(shù)為（）A． B． C． D．【答案】B【詳析】如圖所示由幾何關(guān)系可知平衡時(shí)每根彈簧的長度均為cm=13cm每根彈簧的伸長量均為cm-9cm=4cm根據(jù)豎直方向受力平衡可得解得勁度系數(shù)為N/m=130N/m故選B。8．（2024·山東菏澤·二模）在樓房維修時(shí)，工人使用如圖所示的裝置提升建材，為防止碰撞陽臺(tái)，跨過光滑定滑輪的a繩和b、c繩連結(jié)在O點(diǎn)，甲在固定位置拉動(dòng)繩的一端使建材上升，乙在地面某固定位置用力拉著足夠長的b繩。在建材沿豎直方向勻速上升過程中，下列說法正確的是（）A．甲受到的支持力變大，乙受到的支持力變大B．甲受到的支持力變小，乙受到的支持力變小C．甲受到的摩擦力變大，乙受到的摩擦力變小D．甲受到的摩擦力變小，乙受到的摩擦力變大【答案】B【詳析】AB．重物沿豎直方向勻速上升，O點(diǎn)受到c繩的拉力大小等于重物的重力，受力分析如下圖所示當(dāng)物體上升時(shí)，a繩與豎直方向的夾角變大，b繩與豎直方向的夾角變小，根據(jù)平行四邊形法則可知ab繩中的拉力都變大，對(duì)甲分析可知，甲手中的繩子與豎直方向的夾角不變，設(shè)夾角為，則有故隨著變大，減小。對(duì)乙分析可知，乙手中的繩子與豎直方向的夾角變小，設(shè)夾角為，則有故隨著變大，減小，減小，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)前面分析可知對(duì)工人甲水平方向故隨著變大，增大。對(duì)重物和乙整體分析，水平方向上根據(jù)平衡條件可知工人乙水平方向上受到地面的摩擦力等于a繩沿水平方向上的分力，所以工人乙受到地面的摩擦力越來越大，故CD錯(cuò)誤。故選B。9．（2024·山東棗莊·三模）如圖，右側(cè)面光滑的斜面體固定在水平面上，質(zhì)量相等的物塊M、N分別放在斜面體的左右兩個(gè)面上，M、N拴接在跨過光滑定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩兩端，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對(duì)N施加一始終與右側(cè)輕繩垂直的拉力F，使N緩慢移動(dòng)至右側(cè)細(xì)繩水平，該過程M保持靜止。下列說法正確的是（）A．拉力F逐漸增大B．輕繩的拉力先減小后增大C．M所受摩擦力先增大后減小D．斜面對(duì)M的作用力先增大后減小【答案】A【詳析】AB．N離開斜面后，設(shè)F與豎直方向的夾角為，有，θ逐漸減小，所以繩子拉力逐漸減小，F(xiàn)逐漸增大。故A正確，B錯(cuò)誤；C．力F作用之前，有所以原來M所受摩擦力沿斜面向下，隨著繩子拉力的減小，M受到的摩擦力逐漸減小，當(dāng)右繩水平時(shí)，繩子拉力為零，則M受到的摩擦力沿斜面向上，所以M受到的摩擦力先沿斜面向下減小，再沿斜面向上增大，故C錯(cuò)誤；D．斜面對(duì)M的作用力為斜面的支持力及摩擦力，因?yàn)橹С至Σ蛔?，所以?dāng)摩擦力先減小再增大時(shí)，斜面對(duì)M的作用力先變小后變大，故D錯(cuò)誤。故選A。10．（2024·山東淄博·二模）中國古代建筑的門閂凝結(jié)了勞動(dòng)人民的智慧。如圖是一種豎直門閂的原理圖：當(dāng)在水平槽內(nèi)向右推動(dòng)下方木塊A時(shí)，使木塊B沿豎直槽向上運(yùn)動(dòng)，方可啟動(dòng)門閂。水平槽、豎直槽內(nèi)表面均光滑；A、B間的接觸面與水平方向成45°角，A、B間有摩擦，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。已知B質(zhì)量為m，重力加速度大小為g。當(dāng)施加在A上的水平力時(shí)，門閂剛好能被啟動(dòng)，則A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（）A．0.4 B．0.3 C．0.2 D．0.1【答案】C【詳析】對(duì)A、B受力分析如圖所示門閂剛好啟動(dòng)時(shí)，對(duì)A水平方向上對(duì)于B在豎直方向上結(jié)合已知條件可得故選C。11．（2024·山東濟(jì)南·一模）抖空竹是國家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一、在某次抖空竹表演時(shí)，表演者的左右手所持桿和空竹位置如圖所示，此時(shí)左手高于右手，輕繩兩端位置之間的連線與水平方向成角，空竹懸掛在輕繩上。現(xiàn)保持右手所持桿水平且位置不動(dòng)，只人為改變一個(gè)條件，始終保持空竹處于平衡狀態(tài)，不考慮空竹的轉(zhuǎn)動(dòng)及輕繩與空竹之間的摩擦，下列說法正確的是（）A．若更換為更長的輕繩，繩子的拉力將變小B．若更換為更長的輕繩，繩子的拉力將不變C．若使左手持桿緩慢豎直向下移動(dòng)至的過程中，繩子拉力逐漸變小D．若使左手持桿順時(shí)針緩慢以右桿為圓心畫圓弧移動(dòng)至的過程中，繩子拉力逐漸變小【答案】A【詳析】設(shè)兩段繩子之間的夾角為，由平衡條件可知解得設(shè)繩子的總長度為L，兩桿之間的水平距離為s，懸掛點(diǎn)兩邊的繩子長度分別為，，由幾何關(guān)系知解得AB．若更換為更長的輕繩，L變大，變小，變大，所以繩子的拉力變小，故A正確、B錯(cuò)誤；C．左手持桿緩慢豎直向下移動(dòng)，L，s都不變，則不變，所以拉力不變，故C錯(cuò)誤；D．左手持桿順時(shí)針緩慢以右桿為圓心畫圓弧移動(dòng)，s變大，則變大，變小，繩子拉力變大，故D錯(cuò)誤。故選A。12．（2024·山東日照·二模）粗糙的半圓柱體固定在水平地面上，截面如圖所示。質(zhì)量為m的小物塊在拉力F的作用下，從半圓柱體的底端緩慢向上滑動(dòng)。已知拉力F的方向始終與小物塊的運(yùn)動(dòng)方向相同（與圓弧相切），小物塊與半圓柱體表面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g。若小物塊和圓心的連線與水平方向的夾角為，在從0增大到90°的過程中（）A．拉力F一直增大 B．拉力F先減小后增大C．時(shí)，拉力F最大 D．拉力F的最小值為【答案】C【詳析】AB．由于物塊緩慢移動(dòng)，可看作是平衡狀態(tài)，小物塊和圓心的連線與水平方向的夾角為，對(duì)物塊受力分析，由平衡條件可得由數(shù)學(xué)知識(shí)可知其中得即所以在從0增大到90°的過程中，先增大后減小，故AB錯(cuò)誤；C．時(shí)，，拉力最大，故C正確；D．時(shí)，有最小值故D錯(cuò)誤。故選C。13．（2024·山東聊城·一模）春秋末年，齊國著作《考工記》中記載“馬力既竭，輈（zhōu，指車轅）猶能一取焉”，揭示了一些初步的力學(xué)原理。如圖甲所示，車轅是馬車車身上伸出的兩根直木，它是駕在馬上拉車的把手。如圖乙為馬拉車時(shí)的簡化模型，車轅前端距車軸的高度H約為1m，馬拉車的力可視為沿車轅方向，馬車的車輪與地面間的摩擦力大小是其對(duì)地面壓力的倍，若想讓馬拉車在水平面上勻速前進(jìn)且盡可能省力，則車轅的長度約為（）A．m B．m C．3m D．2m【答案】D【詳析】設(shè)車轅與水平方向夾角為θ，則當(dāng)車勻速前進(jìn)時(shí)解得而則當(dāng)時(shí)F最小，即此時(shí)車轅的長度約為故選D。二、多選題14．（2024·山東濰坊·三模）濰坊風(fēng)箏是山東濰坊傳統(tǒng)手工藝珍品，制作歷史悠久，工藝精湛，是非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一，現(xiàn)在世界上70%以上的風(fēng)箏都是出自濰坊。本屆風(fēng)箏節(jié)上，小明同學(xué)在濱海國際風(fēng)箏放飛場(chǎng)放風(fēng)箏，風(fēng)箏靜止于空中且風(fēng)箏平面與水平面夾角始終為30°，風(fēng)速水平，與風(fēng)箏作用后，垂直風(fēng)箏平面的風(fēng)速減為零，平行風(fēng)箏平面的風(fēng)速大小不變。風(fēng)箏的質(zhì)量為m，風(fēng)箏線質(zhì)量不計(jì)，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（

）A．若風(fēng)箏線與水平方向夾角為30°，則風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力大小為mgB．若風(fēng)箏線與水平方向夾角為30°，則線對(duì)風(fēng)箏的作用力大小為mgC．風(fēng)箏線長度不變，若風(fēng)速緩慢變大，則線與水平方向夾角變大D．風(fēng)箏線長度不變，若風(fēng)速緩慢變大，則風(fēng)箏的機(jī)械能減小【答案】BC【詳析】AB．由于平行風(fēng)箏平面的風(fēng)速大小不變，故平行風(fēng)箏的平面上風(fēng)力大小為零，對(duì)風(fēng)箏受力分析如圖所示，平衡時(shí)則有解得A錯(cuò)誤，B正確；C．當(dāng)風(fēng)速緩慢增大時(shí)，垂直作用在風(fēng)箏上的力逐漸增大，作出其矢量三角形，如圖所示由圖可知，風(fēng)速緩慢增大時(shí)，則線與水平方向夾角變大，C正確；D．風(fēng)速緩慢增大時(shí)，風(fēng)箏線的長度不變，風(fēng)速平行風(fēng)箏平面的分速度增大，相當(dāng)于風(fēng)箏在該方向上的速度變大，機(jī)械能應(yīng)增加，D錯(cuò)誤。故選BC。15．（2024·山東泰安·三模）間距為10m的兩根固定的豎直桿間有一根晾衣繩，晾衣繩兩端等高，長度為14m且不可伸長。將一件衣服通過晾衣架掛在晾衣繩上，衣架能沿晾衣繩自由滑動(dòng)，衣架掛鉤和晾衣繩之間的摩擦力忽略不計(jì)。無風(fēng)時(shí)，衣服和衣架的懸掛點(diǎn)剛好位于晾衣繩的中間位置，如圖甲所示；有風(fēng)時(shí)，有水平向右的風(fēng)作用在衣服上，穩(wěn)定后衣架懸掛點(diǎn)兩側(cè)的晾衣繩剛好垂直，如圖乙所示。已知衣服和衣架的總質(zhì)量為1.4kg，重力加速度g取10m/s2，風(fēng)對(duì)晾衣繩的作用力忽略不計(jì)，則下列說法正確的是（）A．無風(fēng)時(shí)，晾衣繩中的拉力大小為7NB．有風(fēng)時(shí)，晾衣繩中的拉力大小為10NC．有風(fēng)時(shí)，風(fēng)對(duì)衣服的作用力大小為2ND．有風(fēng)時(shí)，晾衣繩對(duì)衣架的作用力大小為12N【答案】B