专题02 牛顿三大定律与共点力平衡-【冲刺专练】2024年高考物理二轮复习考点冲刺专练精讲

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一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
高考二轮物理复习策略
高考备考一轮复习已接近尾声，即将迎来二轮复习。一轮复习注重知识的理解与基础的夯实，二轮复习注重知识的综合运用与能力的提高，是高考复习中的重要阶段。二轮复习要注意以下几个方面：
一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题02 牛顿三大定律与共点力平衡
一、单选题
1．（2023·广东·高考真题）如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（ ）

A．B．C．D．
【答案】C
【详解】如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解

A C．沿斜面方向，由平衡条件得
故A错误，C正确；
B D．垂直斜面方向，由平衡条件得
故BD错误。
故选C。
2．（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】以点为研究对象，受力分析如图
由几何关系可知
由平衡条件可得
联立可得
故D正确，ABC错误。
故选D。
3．（2024·广东汕头·一模）消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个碗的正视图如图所示，其中a、b分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是（ ）
A．若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小
B．若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，a杆受到的弹力不变
C．若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力变小
D．若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力不变
【答案】D
【详解】
A．若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项A错误；
B．对碗受力分析如图，设b点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ，则
若减小a、b间距，则θ减小，a杆受到的弹力F1减小，选项B错误；
CD．杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，则碗受到杆的作用力不变，总等于重力，选项C错误，D正确。
故选D。
4．（2024·广东湛江·一模）如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间后，瓦片静止在檩条上。已知檩条间距离为，檩条与水平面夹角均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．仅减小时，瓦片与每根檩条间的摩擦力的合力变大
B．仅减小时，瓦片与每根檩条间的弹力的合力变小
C．仅减小时，瓦片与每根檩条间的弹力变大
D．仅减小时，瓦片可能会下滑
【答案】D
【详解】CD．檩条给瓦片的支持力如下图所示
两檩条给瓦片的支持力与檩条垂直向上的夹角为，则有
若仅减小檩条间的距离d时，夹角变小，则两檩条给瓦片的支持F力变小，故瓦片与每根檩条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能下滑，故C错误，D正确；
AB．若仅减小时，根据
可知瓦片与檩条间的摩擦力的合力变小，根据
可知若仅减小时，瓦片与檩条间的弹力的合力变大，故AB错误。
故选D。
5．（2024·广东深圳·一模）如图所示，用一轻绳通过定滑轮将质量为m的小球静置在光滑的半圆柱体上，小球的半径远小于半圆柱体截面的半径R，绳AB长度为L，长度为H的杆BC竖直且与半圆柱体边缘相切，OA与水平面夹角为θ，不计一切摩擦，重力加速度为g，下列表达式表示绳对小球的拉力F是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】根据题意，对小球受力分析，受拉力、支持力和重力，把拉力和支持力平移，组成矢量三角形，延长AO和交于点，如图所示
由几何关系和相似三角形有
解得
故选C。
6．（2024·广东梅州·一模）2023年11月28日，深中通道海底隧道全幅贯通，深中通道的主体工程——西人工岛使用世界最大十二锤联动液压振动锤组将57个巨型钢圆筒精准牢固地打入海底岩层中。如图甲、乙所示，每个圆钢筒的直径为28米、高40米，重达680吨，由若干根特制起吊绳通过液压机械抓手连接钢筒。某次试吊将其吊在空中，每根绳与竖直方向的夹角为，如图丙所示，每根绳所能承受的最大拉力为，则至少需要多少根绳子才能成功起吊（，，）（ ）
A．9根B．10根C．11根D．12根
【答案】C
【详解】设n根绳拉力在竖直方向的分矢量和与重力大小相等、方向相反。则
由题知
得
即至少需要11根绳子才能成功起吊。
故选C。
7．（23-24高三上·河北·期末）如图所示，粗糙水平地面上放有横截面为圆的柱状物体A，A与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B，A、B均保持静止。若将A向左移动少许，下列说法正确的是（ ）
A．B对A的作用力不变B．墙对B的作用力不变
C．地面对A的摩擦力不变D．地面对A的支持力不变
【答案】D
【详解】B．对物体B受力分析，受到重力mg、A对B的支持力和墙壁对B的支持力N，如图
当A向左移动后，A对B的支持力的方向不断变化，根据平衡条件结合合成法可以知道A对B的支持力和墙壁对B的支持力N都在不断减小。由牛顿第三定律可知B对A的作用力在不断减小。故AB错误；
CD．对A和B整体受力分析，受到总重力G、地面支持力FN，地面的摩擦力f和墙壁的弹力N，如图
根据平衡条件，有
f=N，FN=G
故地面的支持力不变，地面的摩擦力f随着墙壁对B的支持力N的不断减小而不断减小。故C错误；D正确。
故选D。
8．（23-24高三上·广东·期末）筷子夹球游戏深受人们的喜爱，选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器，在规定时间内搬运多者胜。某同学水平持筷（两根筷子及球心在同一水平面内）夹着乒乓球的俯视图如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．乒乓球受到四个力的作用
B．如果乒乓球静止，则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上
C．如果乒乓球静止，减小筷子间夹角θ，筷子对乒乓球的作用力大小不变
D．如果乒乓球加速运动，筷子对乒乓球的弹力大于乒乓球对筷子的弹力
【答案】C
【详解】A．乒乓球受到重力、两个筷子对它的弹力、两个筷子对它的摩擦力五个力的作用，故A错误；
B．如图所示
如果乒乓球静止，两个筷子对乒乓球的弹力的合力水平向左，所以两个摩擦力在水平方向都有分量，分量的合力向右，即
乒乓球受到筷子的摩擦力方向不是竖直向上，故B错误；
C．如果乒乓球静止，两筷子夹角θ无论怎么变化，筷子给乒乓球的作用力总是与乒乓球的重力抵消，大小相等，即筷子给乒乓球的作用力保持不变，C正确；
D．筷子对乒乓球的弹力和乒乓球对筷子的弹力是一对作用力与反作用力，无论乒乓球是否有加速度，这两个力的大小总是相等的，故D错误；
故选C。
9．（2024·广东肇庆·二模）下列说法正确的是（ ）
A．人在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力
B．“强弩之末，势不能穿鲁缟”，是因为弩箭的惯性减小了
C．跳高运动员在越杆时处于平衡状态
D．船相对于静水的速度大于河水流速时，船过河的最短路程等于河的宽度
【答案】D
【详解】A．人对地面的压力与地面对人的支持力是作用力与反作用力，大小始终相等，A错误；
B．质量不变，则惯性不变，B错误；
C．跳高运动员在越杆时受重力作用，不是平衡状态，C错误；
D．船相对于静水的速度大于河水流速时，合速度可以垂直于河岸，船过河的最短路程等于河的宽度，D正确。
故选D。
一、单选题
10．（2024·广东惠州·三模）如图（a）所示，野营三脚架由三根对称分布的轻质细杆构成（忽略细杆重力），炊具与食物的总质量为m，各杆与水平地面的夹角均为60°。盛取食物时，用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图（b）所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）

A．拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力沿水平方向
B．拉动吊绳过程中，吊绳上的拉力大小不变
C．烹煮食物时，细杆对地面的作用力大小均为mg
D．烹煮食物时，三根细杆受到地面的摩擦力方向相同
【答案】BC
【详解】A．拉动吊绳过程中，节点受到竖直向下的绳子拉力、斜向上的的绳子拉力，以及铁钩对吊绳的作用力，在拉动吊绳过程中，斜向上的的绳子拉力的方向改变，根据共点力平衡可知铁钩对吊绳的作用力方向斜向上且不断变化，故A错误；
B．拉动吊绳过程中，炊具与食物受力平衡，故绳子的拉力等于炊具与食物的重力，故大小不变，故B正确；
C．根据共点力平衡有
可得
烹煮食物时，各杆对地面的作用力均为，故C错误；
D．烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为
故D错误。
故选BC。
11．（2024·广东中山·模拟预测）如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在建筑的金属外墙面检测外墙．外墙面可视为斜面，与竖直方向的夹角为，机器人在斜面上静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力，磁力垂直外墙面．下列关系式正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解
AC．沿斜面方向，由平衡条件得
故A错误，C正确；
BD．垂直斜面方向，由平衡条件得
故BD错误。
故选C。
12．（2024·广东佛山·二模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆．当返回舱距离地面时，返回舱的速度为，此时返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱触地前瞬间速度降至，实现软着陆．若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计．返回舱的总质量为，g取，则4台反推火箭点火工作时提供的推力大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】根据运动学公式可得
解得加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
故选D。
13．（2024·广东佛山·一模）某同学体重，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是（ ）
A．该同学处于失重状态B．电梯向下加速运动
C．该同学受到的最小支持力约为D．该同学受到的最大支持力约为
【答案】D
【详解】A．由图可知，的加速度为正，方向是竖直向上，则处于超重状态，故A错误；
B．由图可知，的加速度为负，方向是竖直向下，9s的速度是竖直向上的，故电梯向上减速运动，故B错误；
C．由图可知，处于10s时，，同学受到的支持力最小，约为
解得
故C错误；
D．由图可知，处于4s时，，同学受到的支持力最大，约为
解得
故D正确。
故选D。
14．（2024·广东惠州·二模）2023年10月3日，在杭州亚运会蹦床项目女子决赛中，中国选手朱雪莹夺冠，图为朱雪莹在东京奥运会上决赛时腾空后下落的照片，朱雪莹从刚接触床面到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．朱雪莹刚接触床面时速度最大
B．朱雪莹在该过程中始终处于失重状态
C．在该过程中朱雪莹的动能减少量等于弹性势能的增加量
D．在该过程中蹦床对朱雪莹一直做负功
【答案】D
【详解】A．朱雪莹重力与床面的弹力等大反向时，速度最大，故A错误；
B．朱雪莹在该过程中加速度方向先向下后向上，先处于失重状态，后处于超重状态，故B错误；
C．在该过程中朱雪莹的动能和重力势能全部转化为蹦床的弹性势能，故C错误；
D．在该过程中蹦床对朱雪莹的弹力和朱雪莹的位移方向一直相反，一直做负功，故D正确。
故选D。
15．（2023·广东·模拟预测）我国“神舟十一号”飞船搭载了香港特区的中学生设计的“双摆实验”进入太空。受此启发，某同学也设计了一个类似的双摆实验在学校实验室进行研究，如下图所示，将质量和大小都不同的两个小铁球分别系在一轻绳的中间和下端，其中上面的小球较小较轻，而轻绳的上端栓接在竖杆顶部，竖杆固定在小车上。现在让小车带着两个小球一起向左加速运动，不计空气阻力，则下列四个图中所示的姿态正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】对两个小球整体分析，受到轻绳的拉力和重力，合力水平向左，如图所示
由牛顿第二定律可得
可得
对较重小球分析，受到轻绳的拉力和重力，合力水平向左，如图所示
由牛顿第二定律可得
可得
所以有
即两段轻绳与竖直方向的夹角相同。
故选A。
16．（22-23高三上·广东潮州·期末）俯卧撑是一项深受学生们喜欢的课外健身运动，做中距俯卧撑（下左图）时双臂基本与肩同宽；做宽距俯卧撑（下右图）时双臂大约在1.5倍肩宽。某位同学正在尝试用不同姿势的做俯卧撑，对于该同学做俯卧撑的过程，下列说法中正确的是（ ）
A．在俯卧撑向下运动的过程中，该同学处于失重状态
B．宽距俯卧撑比中距俯卧撑省力
C．在俯卧撑向上运动的过程中，地面对手掌的支持力大于手掌对地面的压力
D．在做俯卧撑运动的过程中，地面对该同学的冲量不为零
【答案】D
【详解】A．在俯卧撑向下运动的过程中，先加速向下后减速向下运动，该同学先处于失重状态后处于超重状态，故A错误；
B．宽距俯卧撑双臂间距大于肩宽，手臂间的夹角变大，作用力比中距俯卧撑作用力大，故B错误；
C．在俯卧撑向上运动的过程中，地面对手掌的支持力与手掌对地面的压力是一对作用力与反作用力，大小相等，故C错误；
D．由可知在做俯卧撑运动的过程中，地面对该同学的冲量不为零，故D正确。
故选D。
17．（23-24高三上·广东茂名·阶段练习）如图甲所示，小明同学用水平恒力推静止在水平地面上的箱子，1s后撤去恒力，箱子的速度—时间图像如图乙所示。已知重力加速度为g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）

A．整个过程中箱子一直做匀变速直线运动
B．箱子所受推力与摩擦力之比为3:2
C．第1s末箱子的速度方向发生改变
D．箱子与地面间的动摩擦因数为0.2
【答案】B
【详解】A．根据图乙可知，箱子在整个过程中先做匀加速再做匀减速运动，加速度的大小和方向都有变化，所以整个过程不是匀变速运动，故A错误；
D．撤去恒力后，箱子所受外力的合力等于摩擦力，则有
由图像可知，撤去恒力后箱子的加速度大小为
解得
故D错误；
B．在0~1s时间内，由牛顿第二定律有
由图像可知在0~1s时间内箱子加速度大小为
解得
F=6m
结合上述可知，箱子所受恒力与摩擦力之比为
6m:4m=3:2
故B正确；
C．图乙中数值的正负表示运动方向，可知第1s末箱子的加速度方向发生改变，速度方向没有变化，故C错误。
故选B。
一、单选题
18．（23-24高三上·广东·阶段练习）一架无人机某次飞行的轨迹如图所示，轨迹abcde是在竖直平面内一条光滑曲线，若此次飞行中飞机的速率近似保持不变，b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，则下列说法正确的是（ ）

A．飞机在b点所受合外力沿水平向右
B．飞机在b点受到的升力大于在c点受到的升力
C．从b点到d点的飞行中，飞机的水平速度大小不变
D．从b点到d点的飞行中，飞机一直处于超重状态
【答案】B
【详解】A．曲线运动的合外力指向曲线的凹侧一方，故A错误；
B．飞机在b点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，此时可以近似看为升力与重力的差值提供向心力，近似为
在c点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，根据三角形定则可知
b点受到的升力大于在c点受到的升力，故B正确；
C．b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，两点只有水平方向上的速度，竖直方向上速度为0，且此次飞行中飞机的速率近似保持不变，则从b点到d点的飞行中，竖直方向上的速度与水平方向上的速度的合速度大小等于b点和d点的速度大小，则此过程中水平速度大小一定在改变，故C错误；
D．从b点到d点的飞行中，合外力方向会发生变化，故从b点到d点的过程中，先超重，再失重，故D错误。
故选B。
19．（23-24高三上·广东·阶段练习）如图所示，一位同学为了探究磁铁的磁性是否与温度有关，做了如下的实验：他将一块永久磁铁固定不动，再将一个磁性小球用一根不可伸长的轻质细线悬挂起来，小球处于静止状态且悬点在磁铁的正上方，最后拿一盏酒精灯对小球缓慢加热，发现悬线与竖直方向的夹角θ缓慢变小，磁铁和小球均可视为质点且两者斥力始终沿两者连线方向，下列说法中正确的是（ ）

A．小球受四个力作用，分别是地球给的重力、细线给的拉力、磁铁给的斥力和灯焰给的支持力
B．磁铁对小球的斥力大小不变
C．细线对小球的拉力大小不变
D．磁铁对小球的斥力与小球对磁铁的斥力是一对平衡力
【答案】C
【详解】A．对小球受力分析可知，小球只受三个力作用，分别是地球给的重力、细线给的拉力、磁铁给的斥力，故A错误；
BC．对小球受力分析，如图所示

根据力矢量三角形与长度三角形相似，可知
均不变而减小，所以的大小不变，斥力的大小减小，故B错误，C正确。
D．磁铁对小球的斥力与小球对磁铁的斥力是一对相互作用力，故D错误。
故选C。