第05讲 三大性质力（练习）（解析版）-2025物理一轮复习（含2024年高考真题+新模拟题）

第05讲三大性质力目录01模拟基础练【题型一】重力、弹力的分析与计算【题型二】摩擦力的有无及方向判断【题型三】摩擦力大小的计算【题型四】摩擦力的突变02重难创新练【题型一】重力、弹力的分析与计算1.背越式跳高的世界纪录为2.45m，这比跨越式跳高的世界纪录高出0.54m。如图所示，这是运动员背越式跳高的频闪照片。不考虑空气阻力作用，由频闪照片可知（

）A．运动员背越式跳高的重心可能一直在横杆下方B．图中a、b、c、d、e、f均处于失重状态C．图中c、d、e、f均处于超重状态D．图中d处于超重状态【答案】A【详解】A．物体的重心跟物体的形状及质量分布有关，根据运动员的身形可知，运动员背越式跳高的重心可能一直在横杆下方，A正确；BCD．图中a处运动员起跳时，加速度向上，处于超重状态．c、d、e、f处运动员在空中，只受重力，处于完全失重状态，BCD错误。故选A。2．如图所示，把弯管装在可旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来，a、b为附着在容器外表面的两个水滴，当容器旋转时（）

A．水滴a、b的线速度大小相等B．水滴a所需的向心力比b大C．水流速度越大，容器受到的反冲力越大D．容器内的水和容器整体的重心一直下降【答案】C【详解】A．容器壁上a、b两点旋转的角速度相等，但a的旋转半径大于b的旋转半径，根据可知a旋转的线速度大于b旋转的线速度，故A错误；B．根据由于无法确定容器壁上a、b两点吸附的水滴质量大小关系，因此无法确定两水滴向心力的大小关系，故B错误；C．水从弯管中流出的速度越大，根据反冲作用，容器受到的反冲力越大，故C正确；D．水从弯管流出的过程中，容器内的水和容器整体的重心先下降后上升，故D错误。故选C。3．书放在水平桌面上，如图所示，下列说法正确的是（

）A．桌面受到的压力施力物体是地球B．书对桌面的压力就是书受的重力C．桌面对书的支持力，是因为桌面发生了微小形变而产生的D．书受到的支持力与书对桌面的压力大小相等、方向相反，合力为0【答案】C【详解】A．桌面受到的压力施力物体是书，故A错误；B．书对桌面的压力作用在桌面上，书受的重力作用在书上，故B错误；C．桌面对书的支持力，是因为桌面发生了微小形变而产生的，故C正确；D．书受到的支持力与书对桌面的压力大小相等、方向相反，但由于作用在不同的对象上，所以不能说它们的合力为0，故D错误。故选C。4．（2024·山东聊城·二模）如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为12cm的圆环，将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置，在结点O处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5cm。已知轻弹簧的自然长度为9cm，矿泉水的重力为6N，则弹簧的劲度系数为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】如图所示由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为cm=13cm每根弹簧的伸长量均为cm-9cm=4cm根据竖直方向受力平衡可得解得劲度系数为N/m=130N/m故选B。5.实验室有一种测力计如图所示，某同学将质量为300g的砝码挂在下面，相同的两根弹簧相比原来伸长了1.5cm，重力加速度大小，则该测力计单根弹簧的劲度系数为（

）A． B． C． D．【答案】A【详解】设该测力计单根弹簧的劲度系数为，根据受力平衡结合胡克定律可得解得故选A。【题型二】摩擦力的有无及方向判断6.（2024·江西南昌·三模）如图所示，一梯子斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，某工人站立于梯子上，下列说法正确的是（）A．地面对梯子的摩擦力方向水平向右B．人和梯子组成的系统受三个力作用C．梯子对工人的作用力竖直向上D．地面对梯子的作用力竖直向上【答案】C【详解】A．对人和梯子组成的系统受力分析，由平衡条件可得，梯子在水平方向受到竖直墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，故A错误；B．人和梯子组成的系统在竖直方向上受重力、地面的支持力，因为墙光滑，所以竖直墙对梯子没有摩擦力；在水平方向上，受到竖直墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，共四个力作用，故B错误；C．对人受力分析，人受到竖直向下的重力，根据平衡条件，梯子对工人的作用力竖直向上与重力平衡，故C正确；D．地面对直梯的作用力为支持力和摩擦力的合力，方向斜向左上方，故D错误。故选C。7．如图所示，M、N两物体叠放在一起，在恒力作用下，一起沿竖直墙向上做匀速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是（）A．物体M一定受到6个力B．物体N可能受到4个力C．物体M与墙之间一定有弹力和摩擦力D．物体M与N之间一定有摩擦力【答案】D【详解】M、N两物体一起向上做匀速直线运动，合力为零，对MN整体进行受力分析，受到重力和F，墙对M没有弹力，否则水平方向合力不为零；A．物体M受到重力、推力F、N对M的压力和摩擦力4个力，故A错误；BD．对N进行受力分析，N受到重力，M对N的支持力，还受到M对N向上的静摩擦力，共3个力；故B错误，D正确；C．对MN整体进行受力分析，受到重力和F，墙对M没有弹力，也就没有摩擦力，故C错误。故选D。7.如图所示，一竖直放置的磁性白板，小磁铁P直接吸在白板上，下列说法正确的是（）A．因为磁铁静止，所以受到的静摩擦力等于受到的重力B．因为磁铁有下滑的趋势，所以静摩擦力的方向竖直向下C．如果垂直于白板方向对磁铁施加力F，静摩擦力仍保持不变D．如果垂直于白板方向对磁铁施加力F，静摩擦力将增大【答案】AC【详解】A．因为磁铁静止，由平衡条件可知，受到的静摩擦力等于受到的重力，故A正确；B．因为磁铁有下滑的趋势，所以静摩擦力的方向竖直向上，故B错误；CD．如果垂直于白板方向对磁铁施加力F，磁铁仍静止，由平衡条件可知，竖直方向受力情况没变，静摩擦力仍保持不变，故D错误，C正确。故选AC。8．如图所示，人在跑步机上跑步时（

）A．鞋受到的摩擦力是静摩擦力B．鞋受到的摩擦力是滑动摩擦力C．人受到的重力和跑带对人的支持力是一对平衡力D．人对跑带的压力和跑带对人的支持力是一对平衡力【答案】AC【详解】AB．人在跑步机上跑步时，鞋与跑带只有相对运动趋势，鞋受到的摩擦力是静摩擦力，故A正确，B错误；C．人受到的重力和跑带对人的支持力是一对平衡力，故C正确；D．对跑带的压力和跑带对人的支持力是一对相互作用力，故D错误。故选AC。9．如图所示，物块放在粗糙的斜面上处于静止状态。现对物块施加一沿斜面向上的拉力F，在拉力F由零逐渐增大到物块刚要滑动的过程中，物块受到的静摩擦力（

）A．先沿斜面向上，后沿斜面向下 B．先沿斜面向下，后沿斜面向上C．先增大后减小 D．先减小后增大【答案】AD【详解】对物体m的受力分析，受到竖直向下的重力mg、沿斜面向上的拉力F、垂直于斜面向上的支持力N，静摩擦力f，在沿斜面方向上F从零开始增加，即开始时故静摩擦力方向沿斜面向上，且随着F的增大，f减小；当时，f=0之后静摩擦力方向沿斜面向下，且随着F的增大f增大，故f的方向先沿沿斜面向上，后沿斜面向下，大小先减小后增大。故选AD。【题型三】摩擦力大小的计算10.如图所示，木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20，夹在A、B之间的弹簧被压缩了1cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动（可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现用的水平拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为和，弹簧弹力大小为，则（）A．B．的方向水平向左C．D．【答案】C【详解】C．未加F时，木块AB受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，弹簧弹力为F1=kx=400N/m×0.01m=4NB木块与地面间的最大静摩擦力A木块与地面间的最大静摩擦力施加F后，对木块B有木块B仍然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小fB=F+F1=2N+4N=6N方向水平向左，故C正确；D．因为AB仍然静止，故弹簧弹力不变，故D错误；AB．施加2N的F之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为fA=F1=4N方向水平向右，故AB错误。故选C。11.如图所示，A、B、C三块质量均为m的物块叠放在一起，物块A、B间的动摩擦因数为0.6，物块B、C间的动摩擦因数为0.4，物块C与地面间的动摩擦因数为0.2，物块A、C用轻绳通过固定在墙面上的两个光滑定滑轮连接，物块与滑轮间轻绳水平。现用逐渐增大的水平力F向左拉C，直到使物块C发生运动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则拉力F至少达到（）A． B． C． D．【答案】B【详解】物块之间产生相对滑动，需要达到对应点的最大静摩擦力，A、B间的最大静摩擦力为，B、C间的最大静摩擦力为，所以A、B间更易产生相对滑动，即拉动C，系统内物体间产生滑动时B、C作为一个整体一起运动。当C要发生运动时，对B、C整体受力分析，A对整体是向右的最大静摩擦力，为地面对整体是向右的摩擦力，为绳子对整体向右的拉力为，所以故选B。12.在建筑装修中，工人用一质量为m、与墙面动摩擦因数为的磨石打磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成角的推力F作用下，磨石以速度v向上匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（）A．磨石受到的摩擦力大小为 B．若撤掉F，磨石会立刻向下运动C．若撤掉F，磨石受到的摩擦力大小变为0 D．若仅略微减小角，则磨石将做减速运动【答案】C【详解】A．磨石受到的摩擦力大小为故A错误；BC．若撤掉F，墙面对磨石的弹力为0，磨石受到的摩擦力大小变为0，磨石只受重力的作用，做竖直上抛运动，故磨石先向上运动再向下运动，故B错误，C正确；D．磨石向上匀速运动，根据平衡条件有若仅略微减小角，增大，减小，则可知若仅略微减小角，磨石将做加速运动，故D错误。故选C。13．如图甲所示，滑块在与水平方向夹角为斜向上的拉力F作用下，沿水平桌面做匀速直线运动。将该桌面倾斜成与水平方向夹角为，保持拉力的方向不变，大小变为2F，如图乙所示，滑块恰好沿倾斜桌面向上做匀速直线运动。已知，，若滑块与桌面间的动摩擦因数小于1，则滑块与桌面间的动摩擦因数是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】根据题意，设滑块质量为，当滑块沿水平桌面做匀速直线运动时，根据平衡条件可得，在水平方向上有竖直方向上有当滑块沿倾斜桌面向上做匀速直线运动，垂直斜面方向上有沿斜面方向上有又因为联立解得，（舍去）故选A。【题型四】摩擦力的突变14．如图所示，完全相同的A、B两物体放在水平地面上，与水平地面间的动摩擦因数均为μ＝0.2，每个物体重G＝10N，设物体A、B与水平地面间的最大静摩擦力均为Fmax＝2.5N，若对A施加一个向右的由0均匀增大到6N的水平推力F，有四位同学将A物体所受到的摩擦力FfA随水平推力F的变化情况在图中表示出来。其中表示正确的是()A． B．C． D．【答案】D【详解】力F由0均匀增大到2.5N，A、B均未动，而FfA由0均匀增大到2.5N。推力F由2.5N增大到5N，FfA一直为2.5N。推力F由5N增大到6N，A处于运动状态，此时FfA＝μG＝2N故D项正确，ABC错误。故选D。15．如图甲所示，A、B两个质量均为m的物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从时刻起，用一个水平向右且随时间逐渐增加的力F作用在B物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B，B与水平面间的动摩擦因数均为μ，下列说法正确的是（）A．0～t1时间内A、B之间的静摩擦力逐渐增加B．t1～t2时间内，水平面与B之间为滑动摩擦力C．t1～t2时间内，水平面与B之间的摩擦力逐渐增加D．t2时刻，B与水平面之间的摩擦力为2μmg【答案】D【详解】A．0～t1时间内传感器的拉力等于零，A、B之间没有摩擦力，A错误；BC．t1～t2时间内，传感器的拉力增大，A受的摩擦力增大，A、B之间的摩擦力一定是静摩擦力，B一定是静止的，所以水平面与B之间为静摩擦力；又因为只有当B与水平面之间的静摩擦力到达最大值以后，A、B之间才产生静摩擦力，所以t1～t2时间内，水平面与B之间的静摩擦力始终等于最大静摩擦力，大小不变，BC错误；D．从t2时刻开始，随着F的增大，传感器的拉力不变，说明A、B两个物体之间的摩擦力不变，一定是滑动摩擦力，B一定开始运动了，B与水平面之间的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小为D正确。故选D。16.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的棉线拉力F随时间t变化的图线如图乙所示，则（）

A．实验中必须让长木板保持匀速运动B．图乙中曲线能够反映物块所受摩擦力大小随时间的变化关系C．由图乙知，物块的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数【答案】B【详解】AB．实验中力传感器固定不动，即物块保持静止，由二力平衡原理可知，力传感器示数即为摩擦力大小，并不需要保持木板做匀速运动，曲线反映了物块所受摩擦力大小随时间的变化曲线，A错误，B正确；C．由图乙可知，开始物块受到的拉力和长木板的静摩擦力平衡，直到拉力峰值为10N左右，即最大静摩擦力约为10N；之后物块和长木板相对滑动，物块所受的摩擦力和棉线拉力平衡，由图乙可知滑动摩擦力大小约为8N左右，物块的最大静摩擦力大小大于滑动摩擦力大小，C错误；D．图乙中数据可得出物块与木板间的滑动摩擦力大小，由可知：由于物块的质量m未知，故求不出动摩擦因数，D错误。故选B。17.如图甲所示，重20N的木块放在水平桌面上，给木块施加一随时间逐渐增大的水平拉力F，传感器描绘出木块受到的摩擦力随F变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．当拉力F增大到10N时，木块仍然静止B．当拉力F增大到11N时，木块已经运动C．木块与水平桌面间的动摩擦因数为0.6D．当拉力F增大到13N时，木块受到的摩擦力大小仍为10N【答案】AD【详解】由图知当拉力F增大到10N时，木块受的摩擦为静摩擦力，当拉力F增大到12N时，木块受的摩擦力为最大静摩擦力，后续木块开始运动，受的滑动摩擦力，大小为10NA．当拉力F增大到10N时，木块受到静摩擦力，此时木块仍处于静止状态，故A正确；B．当拉力F增大到11N时，木块仍受到静摩擦力作用，木块处于静止状态，故B错误；C．滑动摩擦力大小为10N，动摩擦因数故C错误；D．当拉力F增大到13N时，木块受到滑动摩擦力作用，大小为10N，故D正确。故选AD。18．如图，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的规律如图所示．则在0～t0时间内物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向)（

）A． B．C． D．【答案】BCD【详解】物体沿斜面方向上受到F、摩擦力和重力在沿斜面方向上的分量的作用，若F的初值大于，t=0时刻物体受到的静摩擦力方向沿斜面向下，则有，当F减小时，摩擦力先减小，减小到零后，摩擦力反向增大；若F的初值等于，t=0时刻物体受到的静摩擦力为零，则随着F的减小摩擦力逐渐增大；若F的初值小于，t=0时刻物体受到的静摩擦力向上，则随着F的减小摩擦力逐渐增大，故可能为B、C、D；故选BCD．1．打印机在正常工作的情况下，进纸系统每次只进一张纸。进纸系统的结构示意图如图所示，若图中有10张相同的纸，每张纸的质量为m，搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为，工作时搓纸轮对第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时，下列说法正确的是（）A．第2张纸与第3张纸之间的摩擦力为滑动摩擦力B．第5张纸与第6张纸之间的摩擦力大小为C．第10张纸与摩擦片之间的摩擦力大小为D．若，进纸系统仍能正常进纸【答案】B【详解】A．由于进纸系统每次只进一张纸，则在第1张纸向右运动时，第2张纸与第3张纸保持相对静止，第2张纸与第3张纸之间的摩擦力为静摩擦力，故A错误；BC．工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F，第1张纸对第2张纸的压力为，则第1张纸与第2张纸之间的滑动摩擦力为由于第2张及第2张以下的纸没有运动，只有运动趋势，所以第2张以下的纸之间以及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力均为静摩擦力，大小均为故B正确，C错误；D．若，则有可知搓纸轮与第1张纸之间会发生相对滑动，而第1张纸静止不动，所以进纸系统不能正常进纸，故D错误。故选B。2．砖块夹是一种重要的劳动工具，工人用砖块夹将四块并排在一起的砖缓慢提起，如图甲所示。将四块砖依次编号为1、2、3、4，如图乙所示。已知每块砖的质量均为2.4kg，砖块夹与砖之间的动摩擦因数为0.8，砖1、2间的动摩擦因数为0.3，砖2、3间的动摩擦因数为0.1，砖3、4间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，则相邻两块砖之间的最小压力为（

）A．60N B．80N C．96N D．120N【答案】C【详解】设砖1对砖2的摩擦力大小为f，方向向上，则砖3对砖2的摩擦力大小为砖4对砖3的摩擦力大小为摩擦力和压力需满足线性规划如图所示，相邻两块砖之间的最小压力为96N；若四块砖粘在一起，则砖块夹对砖的最小压力为60N。故选C。3．（2024·山西晋中·三模）如图1所示，原长为的橡皮筋一端固定在竖直放置的相同长度空心细管AB的顶点A，另一端悬挂质量为的重物，此时橡皮筋总长为50cm。现让重物以某一线速度，以O为圆心在水平面内做匀速圆周运动，此时橡皮筋与水平方向的夹角，如图2所示。已知重力加速度g取，管口光滑，忽略所有摩擦，重物可视为质点，橡皮筋满足胡克定律且一直在弹性限度内，则下列说法正确的是（）A．橡皮筋的劲度系数为20N/mB．图2中橡皮筋的拉力大小为10NC．图2中重物M到B点的竖直距离大于D．图2中重物M到B点的竖直距离等于【答案】D【详解】A．由于橡皮筋原长和管长度相同，都是40cm，悬挂M后橡皮筋总长为50cm，由代入数据解得，橡皮筋的劲度系数为k=100N/m选项A错误；B．当物体转动起来后，对其受力分析有，竖直方向解得此时弹力大小为选项B错误；CD．竖直方向故选项C错误，选项D正确。故选D。4．（2024·河北沧州·二模）高标准钢筋通常用于承载能力要求较高的大型建筑结构中，如桥梁、高楼建筑等。钢筋在弹性限度内的伸长量与拉力的关系满足胡克定律。实验室中测量某高标准下截面积分别为和的两种型号钢筋的劲度系数。数据如下表所示，通过数据分析，关于该材料的劲度系数分析可能正确的是（）长度拉力伸长量横截面积200N400N800N1600N1m0.02mm0.04mm0.08mm0.16mm2m0.04mm0.08mm0.16mm0.32mm1m0.01mm0.02mm0.04mm0.08mmA．劲度系数与拉力成正比B．劲度系数与长度成正比C．劲度系数与横截面积成正比D．劲度系数由材料决定与长度、横截面积无关【答案】C【详解】根据胡克定律及表中数据可知，劲度系数与长度成反比，与横截面积成正比。故选C。5．中国传统工艺——榫卯结构出现在当下流行的拼插玩具中，如图甲所示。凸出部分叫榫，凹进部分叫卯，榫和卯咬合，起到连接作用。图乙是一种榫卯连接构件，相互连接的两部分M、N，其中构件M固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ，沿N的轴线OP用大小为F的力才能将N从M中缓慢拉出。可认为各接触面间的弹力大小均为，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，N的下表面与水平地面未接触，则榫、卯接触面间的动摩擦因数μ为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】缓慢拉出，所以处于平衡态，榫卯结构有4个接触面，则解得故选C。6．如图所示为一个免打孔伸缩晾衣杆的示意图，使用时，先调节杆的长度使其恰好与两侧的竖直墙面接触，然后打开锁紧装置保持杆长不变，最后旋转增压旋钮增加杆头与墙面间的压力，使其在晾衣物时能保持静止，下列说法正确的是（）A．杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大B．所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大C．在湿衣物晾干的过程中，杆头与墙面间的摩擦力保持不变D．为了能晾更大质量的衣物，可增加杆头与墙面的接触面积【答案】B【详解】AB．以晾衣杆与衣物为整体，受力分析可得两边杆头与墙面间的静摩擦力等于晾衣杆与衣物的总重力，即故杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力不变，所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大，故A错误，B正确；C．在湿衣物晾干的过程中，晾衣杆与衣物的总重力减小，杆头与墙面间的摩擦力减小，故C错误；D．为了能晾更大质量的衣物，可增加杆头与墙面的粗糙程度或增大杆头与墙面间的压力，以增大杆头与墙面间的最大静摩擦力，增加杆头与墙面的接触面积时不能够增大杆头与墙面间的最大静摩擦力，故D错误。故选B。7．（2024·广东深圳·二模）常见的绳索，在一定限度内，其拉力F与伸长量x成正比，即。当绳索受到拉力而未断时，其单位面积承受的最大拉力称为绳索的极限强度（仅与材质有关）。在绳索粗细与长度相同的情况下，，，，，对于原长和粗细相同的三种绳索（）A．碳纤维绳承拉能力最强B．受到相同拉力时，最长的是蜘蛛丝C．若绳索能承受的最大拉力相同，则横截面面积之比为D．承受相同拉力时，它们的伸长量之比【答案】AC【详解】A．由题意可知碳纤维的极限强度最大，即单位面积承受的拉力最大，三种伸缩粗细相同，面积相同，所以碳纤维绳承拉能力最强，故A正确；B．根据尼龙绳的劲度系数最小，受到相同拉力时，最长的是尼龙绳，故B错误；C．根据可得若绳索能承受的最大拉力相同，则横截面面积之比为故C正确；D．根据可得承受相同拉力时，则它们的伸长量之比为故D错误。故选AC。8.无线充电宝可通过磁吸力吸附在手