2023年高考物理一模试题汇编全国通用02 力和平衡（解析版）

专题02力和平衡

1、（2023•浙江省强基联盟高三下学期2月统测）筷子是中国人常用的饮食工具，也是中华饮食文化的标

志之一。如图所示，甲、乙、丙图是筷子夹鹅卵石时的三个动作示意图，筷子均在竖直平面内，鹅卵石均

处于静止状态，则（）

甲乙丙

A.甲图中的鹅卵石受四个力的作用

B.乙图中下面筷子对鹅卵石的力大于上面筷子对鹅卵石的力

C.若增大丙图中的筷子对鹅卵石的弹力，则鹅卵石受到的摩擦力也会增加

D.若增大丙图中的筷子与水平方向的夹角，则鹅卵石受到筷子对它的作用力也增大

【答案】B

【解析】A.甲图中的鹅卵石受重力、两个弹力和两个摩擦力5个力的作用，故A错误；

B.乙图中下面筷子对鹅卵石的力等于重力和上面筷子对它的弹力之和，所以大于上面筷子对鹅卵石的力，

故B正确；

C.丙图中，鹅卵石受到的摩擦力等于重力沿筷子向下的分力，若增大丙图中的筷子对鹅卵石的弹力，鹅

卵石受到的摩擦力不变，故C错误；

D.鹅卵石受到筷子对它的作用力与重力等大反向，若增大丙图中筷子与水平方向的夹角，鹅卵石受到筷

子对它的作用力不变，故D错误。

故选Bo

2、（2023•辽宁省鞍山市高三下学期一模）挂灯笼的习俗起源于1800多年前的西汉时期，已成为中国人

喜庆的象征。如图所示，由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼，中间的细绳是水平的，另外

四根细绳与水平面所成的角分别为仇和仇。关于仇和仇，下列关系式中正确的是（）

⊂□c0

A.ΘI=2Θ2B.a=3优

C.Sine∕=3sinO2D.tanθ∣=2tanθ2

【答案】D

【解析】以左边两个灯笼为整体，设水平方向BC绳子拉力为T,则有

tanqa

1T

以左边第二个灯笼为研究对象，则有

tan。,=巡

2τ

联立可得

tan4=2tanθ2

故选Do

3,（2023•河北省新高考九师联盟高三下学期2月质检）如图所示，长度为4的木棒一端支在光滑竖直墙

上的A点，另一端B点被轻质细线斜拉着挂在墙上的C点而处于静止状态，细线与木棒之间的夹角为凡

A、C两点之间的距离为4,墙对木棒的支持力为凡重力加速度为g,下列说法正确的是（）

k

L7sinΘ

A.细线与竖直墙之间的夹角的正弦值为一B.木棒受到三个力（或延长线）可能不交同一点

L∖

D.木棒的质量为FY下一4sin-6

c∙细线对木棒的拉力大小为与蒜

gL2sinθ

【答案】C

【解析】A.设细线与竖直墙之间的夹角为α,在财BC中由正弦定理可得

sinasinθ

解得

.Lsinθ

sina---------

L2

故A错误；

B.根据共点力平衡的原理，木棒受到的三个力（或延长线）一定交于同一点，故B错误;

CD.设细线的拉力为7木棒的质量为加，对木棒受力分析如图，由力的平衡条件有

F=Tsina,mg=Tssa

结合

Lsinθ

sina=-J-------

L2

综合解得

_FLFL2-L2sin2θ

1—,2,/%—__J__2z_____l_____

LlSing.gLisinΘ

故C正确，D错误。

故选Co

mg

4、（2023∙湖南省长沙市雅礼中学高三下学期第七次月考）如图所示，A、B为某阳台竖直墙壁上凸出的

两颗固定钉子，小王通过一段细线跨过A、8悬挂一吊篮（吊篮不与墙壁接触）。因A、2不等高，故重新

调整钉子B于C处，4、C等高且C在B的正下方，重新悬挂上原来的细线，整个细线始终处于同一竖直

平面内，不计细线与钉子的摩擦，则下列说法正确的是（）

A.调整后细线的张力大小比调整前要小

B.调整后细线的张力大小比调整前要大

C.调整后细线对两个钉子的总作用力大小比调整前要小

D.调整后细线对两个钉子的总作用力大小比调整前要大

【答案】A

【解析】

AB.设未调整前吊篮与细线的交点为。，80与AC交于。点，调整后吊篮与细线的交点为O',钉子在B

处时绳子的拉力为一,/A0B=α,钉子在C处后绳子的拉力为不，AAO'C=β,如下图

由于细线是跨在钉子上，细线上的力的大小处处相等，根据力的平衡条件和平行四边形法则可知，AO=DO,

AO'=CO',且

Cf

27；COSy=G

24CoSs=G

因此

Ca

2cos—

2

T--^—

2~β

2σcos-

2

由于细线的总长度不变，因此AABO与44C0'周长相等，根据几何关系可得

a>β

因此

QT2

故调整后细线的张力大小比调整前要小，故A正确，B错误；

CD.吊篮受力平衡，则细线对吊篮的拉力等于吊篮的重力；两钉子对细线的合力等于吊篮对细线的拉力。

故两钉子对吊篮的合力等于吊篮重力，由牛顿第三定律可知细线对两钉子的总作用力也为吊篮的重力，调

整前后不变，故CD错误。

故选Ao

5,（2023•山东省潍坊市高三下学期一模）如图所示，轻弹簧上端固定，另一端连在置于水平地面。点的

小滑块上，弹簧处于压缩状态，小滑块静止。现将小滑块置于匕点，小滑块仍能静止于分点，弹簧此时处

于伸长状态且与小滑块在。点时形变量相同。则小滑块（）

A.在4点时对地面的弹力等于在h点时对地面的弹力

B.在4点时对地面的摩擦力小于在b点时对地面的摩擦力

C.在4点时对地面的作用力大于在h点时对地面的作用力

D.置于H间任意一点都受到地面摩擦力

【答案】BC

【解析】根据题意，对滑块受力分析，由于滑块在。点和。点弹簧的形变量相同，则受弹簧的弹力大小相

等，设为T,如图所示

A.由平衡条件有

mg+Tcosa=N1

N2=mg-Tcosβ

由牛顿第三定律可知，在α点时对地面的弹力大于在b点时对地面的弹力，故A错误;

B.由平衡条件有

TSina=/

Tsin£=f2

有题意可知

a<β

则有

Λ>Z

即在4点时对地面的摩擦力小于在/7点时对地面的摩擦力，故B正确；

C.根据题意，由平衡条件可知，地面对滑块的作用力与弹力和滑块重力的合力等大反向，由图可知，在“

点时，弹力和滑块重力夹角较小，则弹力和滑块重力的合力较大，则地面对滑块的作用力较大，由牛顿第

三定律可知，在4点时对地面的作用力大于在。点时对地面的作用力，故C正确；

D.根据题意可知，置于油间弹簧恢复原长时，滑块与地面间没有摩擦力，给D错误。

故选BCo

6、（2023•湖北省华中师大新高考联盟高三下学期一模）如图所示，半圆柱体冲浪台静止在粗糙水平面上，

半圆柱圆弧面光滑。运动员在水平牵引力尸的作用下，从离开8点后缓慢运动到A点之前，始终处于平衡

状态。将运动员看成质点，下面说法正确的是（）

A.牵引力先增大再减小

B.冲浪台对运动员的支持力增大

C.地面对冲浪台的支持力减小

D.地面对冲浪台的静摩擦力减小

【答案】D

【解析】AB.运动员从离开B点后到运动到A点之前，始终保持平衡状态，运动员受到，咫、牵引力尸、

支持力吊三个力，由平衡条件可知，牵引力与支持力的合力与重力等大反向，由矢量三角形可得，如图所

示

牵引力尸减小，支持力FN减小，故AB错误；

CD.以运动员和冲浪台整体为研究对象，整体在重力、牵引力、地面对冲浪台的支持力、地面对冲浪台的

静摩擦力4个力的共同作用下处于平衡状态，由平衡条件有，水平方向上

F=f

竖直方向上

.=（M+m）g

则地面对冲浪台的支持力不变，对冲浪台的静摩擦力/减小，故C错误，D正确。

故选Do

7、（2023•渝琼辽高三下学期仿真模拟联考）明代《天工开物》对古人用牛拉"龙骨水车"灌田进行了记载：

“一人竟日之力灌田五亩，而牛则倍之"。古代用畜力代替人力大大提高了劳动效率，下列关于牛拉水车说

法正确的是（）

A.在研究牛拉水车的动作时可以将牛看作质点

B.牛对水车的拉力和水车对牛的拉力是一对平衡力

C.牛拉水车加速转动过程中牛对水车的拉力大小等于水车对牛的拉力大小

D.牛拉水车匀速转动过程中牛所受合外力为零

【答案】C

【解析】A.在研究牛拉水车的动作时，牛得肢体形状不可忽略，所以不可将牛看作质点，故A错误：

B.牛对水车的拉力和水车对牛的拉力作用在不同物体上，它们属于作用力与反作用力，故B错误；

C.牛拉水车加速转动过程中牛对水车的拉力和水车对牛的拉力属于作用力和反作用力，故它们大小相等，

故C正确；

D.牛拉水车匀速转动过程中牛做匀速圆周运动，因此牛所受合力指向圆心，不为零，故D错误。

故选Co

8、（2023•辽宁省沈阳市高三下学期教学质量监测一）中国的杂技艺术种类繁多、底蕴深厚。如图所示,

男、女演员均处于静止状态。下列说法正确的是（）

A.男演员对女演员的作用力竖直向上

B.女演员对男演员的作用力斜向左下方

C.男演员对地面有向右的摩擦力作用

D.男演员对地面的作用力等于两人的总重力

【答案】AD

【解析】

A.女演员处于静止状态，由平衡条件可知，男演员对女演员的作用力竖直向上，与女演员受到的重力是

一对平衡力，A正确；

B.女演员对男演员的作用力竖直向下，大小等于女演员的重力，B错误；

CD.对男、女演员整体进行受力分析可知，地面对男演员的作用力方向竖直向上，大小等于两人的总重力，

故男演员对地面的作用力等于两人的总重力，男演员与地面间没有摩擦力，C错误，D正确。

故选ADc

9、（2023•广东省深圳市高三下学期第一次调研）《天工开物》记录的测量拉弓所需力量的方法如图所示。

弦系在弓上匕两点，并挂在光滑秤钩上，弓的下端系上重物。秤杆水平平衡时，挂秤曲处的刻度值为

M（此时秤钩对弦的拉力大小为Mg）,秤钩两侧弦的夹角为28。则弦对“点的拉力大小为（）

MgMgCMg

A.MgB.--------------C.-----------------U.--------

2cos62cos2θ2

【答案】B

【解析】

以弓和所挂重物为研究对象,设弦对。点的拉力为F,根据共点力平衡

2Fcose==F=Mg

2cos

故ACD错误，B正确。

故选Bo

10、（2023•山东省历城二中高三下学期一模）“儿童散学归来早，忙趁东风放纸莺”。放风筝是民间传

统游戏之一。如图所示，一只风筝高高的悬停在空中，已知风筝受到重力G、绳子拉力空气作用力

A.墙壁对工人的弹力大小为----

tan。

B.悬绳对工人的拉力大小为GCoSe

C.若缓慢增加悬绳的长度，耳与FN的合力增大

D.若缓慢增加悬绳的长度，耳和数都减小

【答案】D

【解析】

AB.工人受到重力、拉力耳和支持力尸N，如图

根据共点力平衡条件，有

FN=Gtane

即墙壁对工人的弹力和悬绳对工人的拉力的大小分别为Gtan。、一^二，AB错误；

cos，

CD.若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，则夕减小，即斗和然都减小，而耳与FN的合力始终与工人的

重力平衡，大小不变，故C错误，D正确。

故选D

12、（2023•安徽省合肥市高三下学期一模）图示为悬挂比较轻的洗刷用具的小吸盘，安装拆御都很方便，

其原理是排开吸盘与墙壁间的空气，依靠大气压紧紧地将吸盘压在竖直墙壁上。则下列说法正确的是（）

A.吸盘与墙壁间有四对相互作用力B.墙壁对吸盘的作用力沿水平方向

C.若大气压变大，吸盘受到的摩擦力也变大D.大气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的弹力是一对平

衡力

【答案】D

【解析】

A.吸盘与墙壁间存在弹力和摩擦力两对相互作用，选项A错误；

B.墙壁对吸盘的弹力沿水平方向且垂直墙面，对吸盘的摩擦力竖直向上，所以弹力和摩擦力