幾種常見的力（原卷版）-2024-2025學(xué)年高中物理競賽能力訓(xùn)練（高一年級上冊）

專題02幾種常見的力

一、單選題

1.（2022?全國競賽）對于一定溫度下金屬的楊氏模量，下列說法正確的是（）

A.只與材料的物理性質(zhì)有關(guān)而與與材料的大小及形狀無關(guān)B.與材料的大小有關(guān)，而與形狀無關(guān)

C.與材料的形狀有關(guān)，而與大小無關(guān)D,與材料的形狀有關(guān)，與大小也有關(guān)

2.（2022?浙江模擬）北京冬奧會、冬殘奧會總結(jié)表彰大會2022年4月8日在京舉行。冬奧冠軍武大靖作

為北京冬奧會、冬殘奧會突出貢獻(xiàn)個(gè)人稱號獲得者代表上臺領(lǐng)獎(jiǎng)。如圖為他在水平冰面上的訓(xùn)練照片，

根據(jù)該照片，此時(shí)刻我們可推知（）

A.他受到的重力小于地面對他豎直向上的支持力

B.地面對他的作用力與重力大小相等

C.他正處于彎道轉(zhuǎn)彎，合力方向與水平面平行

D.他正處于彎道轉(zhuǎn)彎，合力方向與水平面成一個(gè)銳角

3.（2007?全國競賽）春天在廣場上有許多人放風(fēng)箏.會放風(fēng)箏的人，可使風(fēng)箏靜止在空中.圖中的四幅

圖中，兒加代表風(fēng)箏截面，代表風(fēng)箏線，風(fēng)向水平.在圖所示的四種情況中，風(fēng)箏可能處于靜止?fàn)顟B(tài)

的是（）

二、多選題

4.（2022?江蘇競賽）自然界中有四種基本相互作用，下列作用力中屬于電磁相互作用的有（）

A.地球與太陽間的作用力B,將原子結(jié)合成分子的作用力

C.將核子結(jié)合成原子核的作用力D.汽車與地面間的摩擦力

5.（2022?全國競賽）在測量金屬絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，常需預(yù)加2kg的負(fù)荷，其目的是（）

A.消除摩擦力B.使測量系統(tǒng)穩(wěn)定，金屬絲鉛直

C.拉直金屬絲，避免將拉直過程當(dāng)作伸長過程進(jìn)行測量D.便于望遠(yuǎn)鏡的調(diào)整和測量。

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6.（2018?全國競賽）由青島大學(xué)學(xué)生自主設(shè)計(jì)研發(fā)的墻壁清潔機(jī)器人，利用8只“爪子”上的吸盤吸附在接

觸面上，通過這8只“爪子”的交替伸縮吸附，就能在豎直墻壁和玻璃上行走并完成清潔任務(wù).如圖所示,

假設(shè)這個(gè)機(jī)器人在豎直玻璃墻面上由A點(diǎn)沿直線“爬行”到右上方B點(diǎn)，在這一過程中，若此機(jī)器人8只

“爪子”所受玻璃墻對它的摩擦力的合力為E則下列受力分析圖中可能正確的是（）

7.（2022?全國競賽）“動(dòng)態(tài)法”測楊氏模量與“靜態(tài)拉伸法”相比，主要優(yōu)點(diǎn)有（）

A.其實(shí)驗(yàn)思想和測量方法更加直觀

B.對脆性材料也能進(jìn)行測量

C.避免了靜態(tài)拉伸法受馳豫過程等的影響不能真實(shí)反映材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的缺點(diǎn)

D.測量的物理量比“靜態(tài)拉伸法”要少，因而對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度的影響也較小。

三、實(shí)驗(yàn)題

8.（2023?北京順義競賽）在一定條件下，流體是分層流動(dòng)的，由于各層流體的運(yùn)動(dòng)速度不同所產(chǎn)生的內(nèi)

摩擦力稱為粘滯力。牛頓在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上于1686年提出內(nèi)摩擦定律：粘滯力尸與它分布的面積

和流速梯度dv/d/成正比，其表達(dá)式為尸=〃△$曰式中〃稱為流體的粘度，在國際單位制中，單位為Pas.

滿足內(nèi)摩擦定律的流體被稱為牛頓流體.試簡述一種測量流體粘度〃的方法.

四、解答題

9.（2013?全國競賽）小明幫媽媽在廚房做菜的時(shí)候經(jīng)常遇到玻璃瓶螺旋瓶蓋擰不開的問題.他通過各種

途徑了解到三種開瓶的技巧：（1）將瓶子到過來，一手緊握瓶子，另一手用力拍打瓶底幾下，然后可擰

開瓶蓋.（2）如圖所示，用麻繩（或布條）在瓶蓋上繞一圈，設(shè)法固定一頭（如系在某固定物上），另

一頭讓人拉緊，瓶子與繩垂直.用手緊握瓶子沿繩的方向使力使其平移，則可將瓶蓋擰開.（3）將瓶子

倒過來置于碗中，倒少許開水使瓶蓋淹沒，稍待片刻，即可擰開瓶蓋.

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（1）請分別簡要說明三種方法的物理原理；

（2）圖中握瓶子的手應(yīng)是用力向左推還是用力向右邊拉?

10.（2019?全國競賽）如圖所示，有一均勻的彈性體，勁度系數(shù)為左，質(zhì)量為加，懸掛后與地面接觸不擠

壓.現(xiàn)將懸掛繩剪斷，求彈性體再次穩(wěn)定后上端與天花板的距離.（懸掛時(shí)上端與天花板的距離可以忽

略）

11.（2007?全國競賽）如圖所示，定滑輪B、C與動(dòng)滑輪D組成一滑輪組，各滑輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦、滑輪

的質(zhì)量均不計(jì)。在動(dòng)滑輪D上，懸掛有祛碼托盤A,跨過滑輪組的不可伸長的輕線的兩端各掛有祛碼

2和3。一根用輕線（圖中穿過彈簧的那條豎直線）拴住的壓縮輕彈簧豎直放置在托盤底上，彈簧的下

端與托盤底固連，上端放有祛碼1（兩者未粘連）。已知三個(gè)祛碼和祛碼托盤的質(zhì)量都是〃?，彈簧的勁

度系數(shù)為匕壓縮量為"，整個(gè)系統(tǒng)處在靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)突然燒斷拴住彈簧的輕線，彈簧便伸長，并推動(dòng)

祛碼1向上運(yùn)動(dòng)，直到祛碼1與彈簧分離.假設(shè)祛碼1在以后的運(yùn)動(dòng)過程中不會與托盤的頂部相碰.

求祛碼1從與彈簧分離至再次接觸經(jīng)歷的時(shí)間。

12.（2007?全國競賽）如圖所示，有一固定的、半徑為以內(nèi)壁光滑的半球形碗（碗口處于水平位置），。

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為球心.碗內(nèi)擱置一質(zhì)量為加、邊長為a的等邊三角形均勻薄板N8C板的頂點(diǎn)N位于碗內(nèi)最低點(diǎn),

碗的最低點(diǎn)處對A有某種約束使頂點(diǎn)A不能滑動(dòng)（板只能繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）

（1）當(dāng)三角形薄板達(dá)到平衡時(shí)，求出碗對頂點(diǎn)HB.C的作用力的大小各為多少?

（2）當(dāng)板處于上述平衡狀態(tài)時(shí)，若解除對/點(diǎn)的約束，讓它能在碗的內(nèi)表面上從靜止開始自由滑動(dòng),

求此后三角形薄板可能具有的最大動(dòng)能。

13.（2007?全國競賽）如圖所示，在傾角為力的足夠大粗糙斜面上，有一質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為加，用一彈性繩栓

住，繩的另一端固定在斜面上。'點(diǎn)，彈性繩的形變與彈性力服從胡克定律，繩原長為以勁度系數(shù)（即

倔強(qiáng)系數(shù)）為K,斜面與質(zhì)點(diǎn)間的靜摩擦系數(shù)為〃，試確定質(zhì)點(diǎn)在斜面上可靜止的區(qū)域并畫出此區(qū)域邊

界的示意圖。

14.（2019?全國競賽）如圖所示，靜止的圓錐體豎直放置，頂角為質(zhì)量為加，且分布均勻的鏈條水平

地套在圓錐體上，忽略鏈條與錐面之間的摩擦力，試求鏈條中的張力.

15.（2019?全國競賽）如圖所示，一人對一均勻細(xì)桿的一端施力，力的方向總與桿垂直，要將桿從地板上

無滑動(dòng)地慢慢抬到豎直位置，問：桿與地板之間的靜摩擦因數(shù)至少應(yīng)為多大?

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F

16.（2017?北京強(qiáng)基計(jì)劃）密度為。。的液體在容器的下部，密度為年的液體在容器的上部，兩種液體互

不溶合。高〃、密度為年的長方體固體靜止在液體中，如圖所示，試求圖中兩個(gè)高度量4、為。

17.（2007?全國競賽）一根細(xì)線豎直懸掛一根長為￡的均勻細(xì)木桿，置于水桶內(nèi)水平面上方，如圖所示。

當(dāng)水桶緩慢上提時(shí)，細(xì)木桿逐漸浸入水中，當(dāng)木桿浸入水中超過一定深度〃時(shí)，木桿開始出現(xiàn)傾斜現(xiàn)

象。求〃。已知木桿的密度為p,水的密度為po.

18.（2011?全國競賽）質(zhì)量均勻分布的剛性桿AB、CD如圖放置，A點(diǎn)與水平地面接觸，與地面間的靜摩

擦系數(shù)為HA,B、D兩點(diǎn)與光滑豎直墻面接觸，桿AB和CD接觸處的靜摩擦系數(shù)為由，兩桿的質(zhì)量均

為m,長度均為1.

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（1）已知系統(tǒng)平衡時(shí)AB桿與墻面夾角為0,求CD桿與墻面夾角a應(yīng)該滿足的條件（用a及已知量滿足

的方程式表示）.

（2）若以=1.00,四=0.866,0=60.0°,求系統(tǒng)平衡時(shí)a的取值范圍（用數(shù)值計(jì)算求出）.

19.（2019?全國競賽）如圖甲所示，桿N5放在圓筒內(nèi)，桿的A端用錢鏈固定在筒壁與筒底的交界處，桿

的C點(diǎn)靠在筒的邊緣上.4C兩點(diǎn)位于通過圓筒軸的豎直平面內(nèi)，桿與水平線所成的角度為a.使桿

沿筒的邊緣移動(dòng)到U點(diǎn)，ZC'OC為9.試問：摩擦系數(shù)最小為多少，桿在C，位置能保持平衡？

B'

20.（2019?全國競賽）如圖所示，一光滑半球形容器，直徑為。，其邊緣恰好與一光滑豎直的墻壁相切，

現(xiàn)有一均勻直棒48,其A端靠在墻上，3端與容器底相接觸，當(dāng)棒傾斜與水平成60。角時(shí)，棒恰好靜

止，求棒的長度.

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21.（2019?全國競賽）在水平桌面M上放置一塊正方形薄木板。6cd,在模板的正中點(diǎn)放置一個(gè)質(zhì)量為優(yōu)的

小木塊，如圖所示，先以木板的“d邊為軸，將木板向上緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)6角，再接著以木板的油邊為軸，將

木板向上緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的8角度，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中木塊在木板上沒有滑動(dòng)，則轉(zhuǎn)動(dòng)后木塊受到的摩擦力大

小為多少？

五、填空題

22.（2019?全國競賽）圖中的N3C為等邊三角形，連接邊、/C邊的中點(diǎn)可、G,再連接/4、的

中點(diǎn)與、G……如此繼續(xù)下去，構(gòu)成無限內(nèi)接等邊三角形系列.設(shè)所有線段的質(zhì)量線密度相同，2c邊

的質(zhì)量為加，長度為。，那么等邊三角形系列的總質(zhì)量為