专题03 力和平衡-最新高考高三一模物理试题汇编

2021年高考高三一模物理试题汇编

专题03 力和平衡

1、（2021·湖南省岳阳市高三一模）在我市雨污分流改造施工中，需把钢材运送到水池底部。如图，工人甲将钢材放到一定深度时拉住手中的绳保持静止，乙通过拉绳将钢材微调到准确位置。设乙所拉轻绳始终保持水平，不考虑滑轮的摩擦及大小，在乙缓慢释放手中的绳子，钢材向左移动的过程中（　　）

A. 甲对地面的压力不变

B. 甲手中绳子上的拉力不断增大

C. 甲受到地面的摩擦力大于乙受到地面的摩擦力

D. 乙手中绳子上的拉力不断增大

【答案】C

【解析】

ABD．对物体所连接的绳子节点进行受力分析，设甲绳在节点的作用力与水平夹角为，物体缓慢移动，所以该节点合力时时刻刻为零，得出公式

乙释放手中的绳子，变大，变小，变小，不变，根据

可得变小；因为工人甲保持静止，在此过程中，绳对工人甲的力的角度不变。对工人甲受力分析得

为地面对甲的支持力，因为减小，不变，所以N变大，N与甲对地面的压力是一对反作用力，所以甲对地面的压力不断增大，故ABD错误；

C．因为

对工人乙受力分析得

因为大于，所以

故C正确。

故选C。

2、（2021·湖南省岳阳市高三一模）一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm。将一重物挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；已知弹性绳的劲度系数为100N/m，则重物的重力为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（　　）

A. 5N B. 10N C. 12N D. 24N

【答案】D

【解析】

绳子原长是80cm=0.8m，平衡时弹性绳的总长度为100cm=1.0m，则弹性绳中张力为

F=100×（1.0-0.8）N=20N

对节点受力分析，如图所示：

平衡时绳子上的拉力处处相等：

FA=FC=F=20N

由平衡条件得：

2FAsinθ=mg

代入数据得：

mg=24N

故D正确，ABC错误；
故选：D。

3、（2021·湖北省荆州市高三第一次质检）、两物体叠放在水平面上，将一水平力作用在上，如图所示，、在水平面上作匀速运动，若将此力作用在上，则可能的情况是（    ）

A. 、一起做匀速运动

B. 、一起做加速运动

C. 物体做加速运动，物体也做加速运动，但加速度较大

D. 物体做加速运动，物体静止

【答案】AD

【解析】

由于、在水平面上作匀速运动可知地面对B的滑动摩擦力

若将此力F作用在上，若A、B间的最大静摩擦力大于或等于F，此时A、B一起做匀速运动；若A、B间的最大静摩擦力小于F，此时A受到的拉力大于B对A的摩擦力，做加速运动，而B受到A的摩擦力小于地面所给的滑动摩擦力，处于静止状态或做减速运动。

故选AD。

4、（2021·广东省潮州市高三第一次质检）如图为广泛应用于“双11”智能快递分拣机器人简化图，派件员在分拣场内将包裹放在机器人的水平托盘上后，机器人可以将不同类别的包裹自动送至不同的位置，则下列说法正确的是（　　）

A. 包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹不受摩擦力的作用

B. 包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹没有惯性

C. 包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时，包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力

D. 包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时，机器人对包裹的作用力等于包裹的重力

【答案】A

【解析】

A．包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹受重力和支持力作用，水平方向不受摩擦力的作用，A正确；

B．一切物体在任何情况下都有惯性，惯性是物体的一个基本属性，B错误；

C．包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对相互作用力，C错误；

D．包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时，机器人对包裹的作用力有竖直方向的支持力和水平方向的摩擦力，只有竖直方向的支持力与包裹的重力大小相等，因此机器人对包裹的作用力不等于包裹的重力，D错误。

故选A。

5、（2021·福建省宁德市高三第一次质检）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（　　）

A. B. C.  D.

【答案】A

【解析】

由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意。

故选A。

6、（2021·安徽省芜湖市高三第一次质检）如图所示，直角三角形框架竖直放置，两侧细杆光滑，左侧杆与水平地面成θ角，细杆上分别穿有两个小球A和B，两个小球A、B用轻质细线相连，当两个小球都静止时，细线与左侧杆成α角，已知θ=45°，α=30°，则小球A与小球B的质量之比为（　　）

A. :1

B. 1:

C. :1

D. 1:

【答案】C

【解析】

设A球的质量为m1，则B球的质量为m2。根据平衡条件得
对A球沿杆方向有

Tcos30°=m1gsin45°

对B球沿杆方向有

 Tcos(90°-30°)=m2gsin45°

联立得

故选C。

7、（2021·安徽省马鞍山市高三一模）如图所示，斜面体静置于粗糙水平地面上，滑块a通过轻绳穿过固定光滑圆环与小球b相连，绳与斜面平行，b在水平面内做匀速圆周运动。由于阻力影响，b的线速度缓慢减小，滑块a始终保持静止。则下列说法中正确的是（　　）

A. 绳对小球b的拉力缓慢变大 B. 斜面体对地面的压力缓慢变大

C. 斜面体对滑块a的摩擦力缓慢减小 D. 斜面体对地面的摩擦力缓慢变大

【答案】B

【解析】

A．对B球受力分析，设连接B球的绳子与竖直方向夹角为 ，由牛顿第二定律有

，

解得

则b的线速度缓慢减小时，连接B球的绳子与竖直方向夹角逐渐减小，设绳子拉力为T，则有

B球的绳子与竖直方向夹角逐渐减小时，绳子拉力减小，所以A错误；

B．滑块与斜面体看成一个整体，则竖直方向有

所以绳子拉力减小，斜面体对地面的压力缓慢变大，则B正确；

D．滑块与斜面体看成一个整体，则水平方向有

所以绳子拉力减小，斜面体对地面的摩擦力缓慢变小，则D错误；

C．对a受力分析，由于开始时a的摩擦力方向不知，所以斜面体对滑块a的摩擦力变化不定，可能增大，也可能减小，则C错误；

故选B。

8、（2021·安徽省安庆市高三一模）如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为θ=45°，已知弹簧的劲度系数为k，则弹簧形变量不可能为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图

根据平衡条件得知：F与FT的合力与整体重力2mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为

根据胡克定律

解得

故选B。

9、（2021·上海市长宁区高三一模）如图所示，三角形木块A放于斜面上处于静止状态，木块A的上表面水平。如果将一重物B轻放于木块A的上表面，则木块A（　　）

A. 仍处于静止状态

B. 沿斜面做匀速直线运动

C. 沿斜面做匀加速直线运动

D. 受到的合力等于重物的重力

【答案】A

【解析】

ABC．三角形木块A处于静止状态，设斜面顶角为，则有

解得

放上物体B后，仍有

说明AB整体受到的静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，故AB都静止，故A正确，BC错误。

D．木块A静止，受到的合力等于零，不等于重物的重力，故D错误。

故选A。

10、（2021·上海市杨浦区高三一模）已知两个共点力F1、F2的合力F大小为10N，F1的大小为6N，F2的方向与合力F的方向的夹角为θ，则θ的值可能为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

将F分解，如图所示

的最小值为

A．若，则

此时可为6N，故A正确；

B．若，则

此时不可能为6N，故B错误；

C．若，则

此时不可能为6N，故C错误；

D．若，由平行四边形定则可知，此时一定大于F即10N，故D错误。

故选A。

11、（2021·上海市杨浦区高三一模）如图，一个物体在水平推力F的作用下静止在粗糙斜面上，该物体受到的力的个数是（　　）

A. 2个或3个

B. 2个或4个

C. 3个或4个

D. 4个或5个

【答案】C

【解析】

对物体受力分析，一定有重力，垂直于斜面向上的支持力和水平向右的外力。物体处于静止状态，处于平衡态。所以物体可能受摩擦力，也可能不受摩擦力，所以物体受到的力的个数可能是3个，可能是4个。

故选C。

12、（2021·上海市徐汇区高三一模）竖直墙上A、B、C三处各有一个水平细钉子，光滑圆环如图悬挂，圆环与三个钉子均有接触．A、B、C三点中，A在圆环的最高点，C与圆环的圆心等高，则圆环受到钉子的弹力情况是（　    　）

A. 可能只有A处有 B. 可能只有A、B两处有

C. 一定只有B、C两处有 D. A、B、C三处一定都有

【答案】A

【解析】

若只有A、B受力，C的作用都是0，A对环的作用竖直向上，B对环的作用力向右上方，它们的合力的方向不在竖直方向上，故该种情况不成立；同理，只有A、C受力也不成立，故B错误；若只有C、B受力，A的作用都是0，C对环的作用水平向左，B对环的作用力向右上方，它们的合力的方向可以在竖直方向上，该种情况可以成立，但是不是移动只有B、C两处有，故C错误．若只有A受力，B、C的作用都是0，A对环的作用竖直向上，大小等于重力．该情况成了．故A正确；若A、B、C都受力，它们的合力的方向可以在竖直方向上，该种情况可以成立，但不是一定都要，故D错误．

13、（2021·上海市松江区高三一模）如图所示，斜面上放一物体A恰好能匀速下滑，如果在物体A上再施加一个力F，使A仍匀速下滑，关于力F的方向，下列说法正确的是（　　）

A. 垂直斜面向下 B. 竖直向下

C. 水平向左 D. 水平向右

【答案】B

【解析】

未加F时，物体匀速下滑，受力平衡，由平衡条件得

可得

A．当施加力F垂直斜面向下时，摩擦力变大为

物体不能匀速下滑；故A错误；

B．当施加力F竖直向下时，物块受到的滑动摩擦力为

重力和F沿斜面向下的分力大小为

则可知

则物块受力仍然平衡，所以仍匀速下滑，故B正确；

C．当施加力F水平向左时，沿斜面向上的合力为

沿斜面向下的力为

联立方程，可知

物体受力不再平衡，所以不能匀速下滑，故C错误；

D．当施加力F水平向右时，沿斜面向上的合力为

沿斜面向下的力为

联立方程，可知

物体受力不再平衡，所以不能匀速下滑，故D错误。

故选B。

14、（2021·上海市松江区高三一模）如图轻质支架A、B固定在竖直墙上，C点通过细绳悬挂一重物，则重物对C点的拉力按效果分解正确的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

根据题意，C点是静止的，对C点进行受力分析，受到重力，杆A的弹力，方向沿杆向上，杆B的弹力，沿杆向上，根据平衡条件，C点所受的合力为零，重力的效果就是抵消杆A、B产生的弹力，所以重力就可以分解为沿杆A向下的力和沿杆B向下的力，所以B正确。

故选B。

15、（2021·上海市浦东新区高三一模）一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g。现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（　　）

A. 2（M﹣）

B. M﹣

C. 2M﹣

D. g

【答案】A

【解析】

【分析】

分别对气球匀速上升和匀速下降过程进行受力分析，根据共点力平衡条件列式求解即可。

匀速下降时，受到重力Mg，向上的浮力F，向上的阻力f，根据共点力平衡条件有：

气球匀速上升时，受到重力，向上的浮力F，向下的阻力f，根据共点力平衡条件有：

解得：

故A正确，BCD错误。

故选A

【点睛】本题关键对气球受力分析，要注意空气阻力与速度方向相反，然后根据共点力平衡条件列式求解。

16、（2021·上海市闵行区高三一模）如图，悬挂物体甲的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；轻绳的一端固定在墙上，另一端跨过光滑的定滑轮后悬挂乙物体。甲、乙质量相等，系统平衡时O点两侧的绳与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2。若θ1=65°，则θ2等于（　　）

A. 30° B. 50° C. 60° D. 65°

【答案】B

【解析】

由于T2和mg相等，故两者的合力沿这两个力夹角的角平分线，又T2和mg合力和T1大小相等方向相反，故T2和mg的夹角为，故

故选B。

17、（2021·上海市嘉定区高三一模）如图，气球在水平风力作用下处于静止状态，气球受到的作用力有（　　）

A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个

【答案】D

【解析】

对气球受力分析，气球受到重力、绳子的拉力、风吹气球的力和空气浮力。

故选D。

18、（2021·上海市嘉定区高三一模）如图所示，一物块放在倾斜的木板上，当木板的倾角增大时，物体由静止变为运动，发现倾角θ为30°和37°时，物块所受摩擦力的大小恰好相等，则物块与木板间的动摩擦因数为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

当木板倾角30°时，物块受到是静摩擦力，其大小等于

当木板倾角是37°时，物块受到是滑动摩擦力，其大小等于

由题意可得

解得

19、（2021·江苏省新高考高三适应性考试）如图所示，对称晾挂在光滑等腰三角形衣架上的衣服质量为M，衣架顶角为120°，重力加速度为g，则衣架右侧对衣服的作用力大小为（　　）

A. Mg B. Mg C. Mg D. Mg

【答案】B

【解析】

以衣服为研究对象，受力分析如图所示，由几何关系得F与竖直方向的夹角成30°，由共点力的平衡条件可得

2Fcos30°=Mg

故选B。

20、（2021·江苏省南通市海门一中高三一调）如图用三根细线a、b、c将两个小球1和2连接并悬挂，其中小球1的重力=7N，小球2的重力=9N，两小球处于静止，已知细线a与竖直方向的夹角为，细线c水平，重力加．速度为g，sin=0.6，则（　　）

A. 细线a对小球1的拉力为20N

B. 细线b对小球2的拉力为15N

C. 细线c对小球2的拉力为10N

D. 剪断绳b后的瞬间，小球2的加速度为g

【答案】ABD

【解析】

AC．将两小球和细线b视为整体，对整体受力分析如图所示

根据共点力的平衡条件有

故A正确，C错误；

B．对小球2进行受力分析如下

根据共点力的平衡条件有

故B正确；

D．剪断绳b后的瞬间，b、c两条绳子的拉力均变为零，小球2只受重力作用，加速度为g，故D正确。

故选ABD。

21、（2021·上海市奉贤区高三一模）吊环比赛中开始时吊绳竖直，运动员的两臂从竖直位置开始缓慢展开到接近水平，形成如图所示“十字支撑”造型。则每根吊绳的拉力___________，两绳的合力___________。（选填“增大”、“不变”和“减小”）

【答案】    (1). 增大    (2). 不变

【解析】

[1][2]对运动员受力分析，受到重力、两个拉力，由于人一直处于静止状态，故合力大小为零，保持不变，两绳子拉力合力与重力等大反向，两绳的合力保持不变，由于两个拉力的合力不变，且夹角变大，故两个拉力不断变大

22、（2021·上海市虹口区高三一模）如图，两根电线杆之间架起的电线由于自身重力的作用，中间总是稍有下垂。已知两杆之间电线的总质量为m，端点处的切线与水平方向的夹角为θ，则最低点C处的张力FTC=________。冬天，由于热胀冷缩的原因，θ会变小，试解释工作员人员架设电线不能绷紧的原因：________。

【答案】    (1). mgcotθ    (2). 见解析

【解析】

[1]对AC受力分析可知：竖直方向

水平方向

解得