专题05物体平衡-三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全）含答案

专题05物体平衡考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1静态平衡（5年5考）2024年1月浙江选考卷：连接体平衡；2024高考湖北卷：两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进。2024高考全国理综甲卷：将重物从高层楼房的窗外运到地面。2023高考江苏卷：“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。2023年6月高考浙江选考：水平面上固定两排平行的半圆柱体上叠加圆柱体。2022年高考广东卷：制作豆腐的石磨，三根轻绳的结点平衡。2022高考辽宁物理卷：蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，三根细线的结点平衡。2022年6月浙江选考：轻质晒衣架静置于水平地面上平衡。1.物体平衡中高考考查频率较高的知识主要是静态平衡和动态平衡。2.静态平衡包括单体静态平衡、结点静态平衡和连接体静态平衡。静态平衡一般与力学中三种力、力的分解等知识点综合考查。3.动态平衡一般难度较大，可以利用解析法、动态平衡矢量图法等分析解答。考点2动态平衡（5年3考）2022高考河北卷：）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平。2023高考海南卷：工人利用滑轮组将重物缓慢提起。考点01静态平衡1.（2024年1月浙江选考·6）如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。己知小球A、B和配重P、Q质量均为，细线c、d平行且与水平成（不计摩擦），则细线a、b的拉力分别为（）A.， B.， C.， D.，【参考答案】D【名师解析】由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反，对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为设细线b与水平方向夹角为α，对A、B分析分别有解得，D正确。2.（2024高考湖北卷）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（）A. B. C.2f D.3f【答案】B【解析】根据题意对S受力分析如图正交分解可知所以有对P受力分析如图则有解得故选B。5．（10分）（2024高考全国理综甲卷）将重物从高层楼房的窗外运到地面时，为安全起见，要求下降过程中重物与楼墙保持一定的距离。如图，一种简单的操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P，另一人在地面控制另一根一端系在重物上的绳子Q，二人配合可使重物缓慢竖直下降。若重物的质量，重力加速度大小，当P绳与竖直方向的夹角时，Q绳与竖直方向的夹角（1）求此时P、Q绳中拉力的大小；（2）若开始竖直下降时重物距地面的高度，求在重物下降到地面的过程中两根绳子拉力对重物做的总功。【参考答案】（1），；（2）解题思路本题考查的考点：平衡条件动能定理（1）重物下降的过程中受力平衡，设此时P、Q绳中拉力的大小分别为和，竖直方向水平方向联立代入数值得，（2）整个过程根据动能定理得解得两根绳子拉力对重物做的总功为4.（2023高考江苏学业水平选择性考试）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（）A. B. C. D.【参考答案】D【名师解析】对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN=mg月则对一条腿有根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。D正确。5.（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，，半径Ob与重力的夹角为37°。已知，，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（）A．，B．，C．，D．，【参考答案】D【名师解析】对圆柱体受力分析，画出所受力的矢量图，Fa=mgsin37°=0.6G，Fb=mgcos37°=0.8G，D正确。【方法归纳】对于受到三个力的平衡问题，一般是对研究对象受力分析，画出所受各力的矢量图，利用平行四边形定则，得出三力矢量三角形，利用数学知识得出未知力的大小。6．（2022·高考广东物理）图1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．【参考答案】D【命题意图】本题考查对结点的受力分析、平衡条件。【解题思路】以结点O为研究对象，分析受力，由平衡条件。可得F=2F1cos30°=F1，选项D正确。7.（2022高考辽宁物理）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（）

A.竖直分力大于的竖直分力 B.的竖直分力等于的竖直分力C.的水平分力大于的水平分力 D.的水平分力等于的水平分力【参考答案】D【命题意图】本题考查力的分解/物体平衡条件及其相关知识点.【名师解析】此题的模型属于死结,对结点O受力分析可得，水平方向即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；对结点O受力分析可得，竖直方向,解得,则F1的竖直分量,F2的竖直分量.F2的竖直分力F2y与F1的竖直分力F1y之差F2y-F1y=-=因可知,选项AB错误。8．（2022年6月浙江选考）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ=60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的A．作用力为 B．作用力为C．摩擦力为 D．摩擦力为【参考答案】B【命题意图】本题考查受力分析、物体平衡条件，力的分解及其相关知识点。【解题思路】把轻质晒衣架和重物看作整体，设每根斜杆受到地面的作用力为F，4Fcos30°=G，解得F=，选项A错误B正确；把F沿水平方向和竖直方向分解，在水平方向，每根斜杆受到地面的摩擦力f=Fcos60°=，CD错误。3.（2023高考河北卷）如图，轻质细杆上穿有一个质量为的小球，将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成角，则左侧斜面对杆支持力的大小为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】对轻杆和小球组成系统进行受力分析，如图设左侧斜面对杆AB支持力的大小为，由平衡条件有得故选B。考点02动态平衡1.（2022高考河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（）

A.圆柱体对木板的压力逐渐增大B.圆柱体对木板的压力先增大后减小C.两根细绳上的拉力均先增大后减小D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变【参考答案】B【命题意图】本题考查物体动态平衡及其相关知识点。【名师解析】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示

在矢量三角形中，根据正弦定理在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又，且可知，则可知从锐角逐渐增大到钝角，根据由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则可得，不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。（2023高考海南卷）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（）A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C.重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小D.重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变【参考答案】B【名师解析】对人受力分析有则有FN＋FT=mg其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误、B正确；对滑轮做受力分析有则有则随着重物缓慢拉起过程，θ逐渐增大，则FT逐渐增大，CD错误。专题06运动和力的关系考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1牛顿运动定律（5年5考）2024年高考湖南卷：细线、弹簧相连悬挂的四个小球。考查瞬时加速度；2024年高考广东卷：物块竖直下落到轻质弹簧上，选择正确的图像或图像。2022新高考江苏卷第1题：高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，考查书相对桌面静止的最大加速度。2024年高考辽宁卷：木块木板模型——以速度图像给出解题信息。2024年高考北京卷：飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动．考查相互作用力。2022年高考全国理综甲卷第19题：用一轻弹簧水平连接质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，在水平外力作用下匀速运动后撤去外力，考查牛顿运动定律及其相关知识点。2022年高考上海卷：神舟十三号在返回地面过程。2022年6月浙江选考：物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，考查牛顿运动定律的综合运用。2022年高考辽宁物理卷：小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端。2023年高考全国甲卷：用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，给出两物体所受拉力F与其加速度a的关系图线。1.牛顿运动定律是高中物理核心内容，也是高考考查频率较高的知识点，大多与曲线运动、天体运动、卫星、功和能、带电粒子在电场、磁场中的运动、电磁感应等知识点综合考查。2.单独考查牛顿运动定律，一般与受力分析、实际情景、传送带、滑块木板模型、图像等结合考查。3.考查单位制通常有四种题型：①给出单位，选择单位对应的物理量；②判断下列属于某物理量的单位；③判断下列属于国际单位制中基本单位符号。④判断给出的公式是否正确。考点2单位制（5年3考）2022年1月浙江选考：选择单位为J/m的物理量；2022年6月浙江选考：判断下列属于力的单位；2023年1月浙江选考：判断下列属于国际单位制中基本单位符号。考点01牛顿运动定律1.（2024年高考湖南卷）如图，质量分别为、、、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为（）A.g， B.2g， C.2g， D.g，【答案】A【解析】剪断前，对BCD分析对D剪断后，对B解得方向竖直向上；对C解得方向竖直向下。故选A。2.（2024年高考广东卷）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是（）A. B. C. D.【参考答案】.C【名师解析】本题考查对力图像和位移图像的理解。木块从释放到刚接触弹簧，F不变，位移随时间变化为抛物线；接触弹簧后F逐渐减小到零，加速度逐渐减小到零速度最大，继续下落到速度减小到零后反弹，所以ABD图错误C正确。3.（2022新高考江苏卷第1题）高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度．若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过（）A. B. C. D.【参考答案】B【命题意图】本题考查静摩擦力、牛顿运动定律及其相关知识点。【解题思路】书放在水平桌面上，书相对于桌面不滑动，书受到的是静摩擦力。若书不滑动，由解得高铁的最大加速度为即故若书不动，高铁的最大加速度不超过，B正确，ACD错误。【关键点拨】要注意题述“高铁的最大加速度不超过”。4.（2024年高考辽宁卷）一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为μ。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（）A.小物块在时刻滑上木板 B.小物块和木板间动摩擦因数为2μC.小物块与木板的质量比为3︰4 D.之后小物块和木板一起做匀速运动【答案】ABD【解析】由题图可知，时木板的速度开始减小，说明小物块在时刻滑上木板，A正确；由题图可知时间内，木板的加速度为，时木板的速度为，由题意知，时小物块以速度滑上木板，时小物块的速度为，设小物块质量为m，小物块与长木板之间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律可得，，联立解得，B正确；由题图可知，时间内，对木板由牛顿第二定律可得，，解得。时间内，木板的加速度大小，设木板的质量为M，由牛顿第二定律可得，，解得，C错误；时，小物块与长木板速度相等，小物块和长木板整体受到F和地面摩擦力f作用，，由于F和f相等，方向相反，整体受力平衡，一起做匀速运动，D正确。5．（2024年高考北京卷）如图所示，飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动．飞船和空间站的质量分别为m和M，则飞船和空间站之间的作用力大小为（）A． B． C． D．【参考答案】．A牛顿第二定律【名师解析】对整体应用牛顿第二定律有，对空间站分析有，解两式可得飞船和空间站之间的作用力，A正确，BCD错误．6．（2022年高考全国理综甲卷第19题）如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前（）A．P的加速度大小的最大值为B．Q的加速度大小的最大值为C．P的位移大小一定大于Q的位移大小D．P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小【参考答案】AD【命题意图】本题考查受力分析、牛顿运动定律和图像法分析等。【解题思路】在拉力作用下，PQ做匀速运动，弹簧弹力T=μmg。撤去拉力F瞬间，P受到向后的弹力T和摩擦力μmg，由牛顿第二定律，T+μmg=maP，解得aP=2μg，选项A正确。Q受到向前的弹力T和向后的摩擦力μmg，由牛顿第二定律，T-μmg=maQ，解得aQ=0，选项B错误。撤去拉力F后，P做加速度逐渐减小的减速运动，Q做加速度逐渐增大的减速运动，画出PQ的速度图像，如图。可知P的位移大小一定小于Q的位移大小，P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小，选项C错误D正确。【思路点拨】通过分析PQ的运动情景，画出速度图像，一目了然，事半功倍。7.（2022高考上海）神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后，在大气层中经历了竖直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小，则加速度大小（）A.一直减小B.一直增大C.先增大后减小D.先减小后增大【参考答案】A【命题意图】本题考查牛顿运动定律+运动情况分析+模型思维【名师解析】打开降落伞后，所受空气阻力f大于重力，降落伞做减速运动。根据题述，f=kv，由牛顿第二定律kv-mg=ma，解得a=kv/m-g，由于速度v逐渐减小，由a=kv/m-g可知，加速度a一直减小，选项A正确。【知识拓展】打开降落伞后的速度随时间变化图像加速度随速度变化的图像8．（9分）（2022年6月浙江选考）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1=4m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取cos24°=0.9，sin24°=0.4）。第第19题图（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度l2。【命题意图】本题考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律。【解题思路】（1）货物在倾斜滑轨上滑行，由牛顿第二定律，mgsin24°-μmgcos24°=ma1，解得：a1=2m/s2。（2）由匀变速直线运动规律，v2=2a1l1，解得v=4m/s（3）货物在水平轨道上匀减速运动，v12-v2=2a2l2，由牛顿第二定律，-μmg=ma2，解得：l2=2.7m。4.（2022年高考辽宁物理卷）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是（）A.v0=2.5m/s B.v0=1.5m/s C.μ=0.28 D.μ=0.25【参考答案】B【命题意图】本题考查牛顿第二定律、匀变速直线运动规律及其相关知识点.【名师解析】物块水平沿水平桌面中线做匀减速直线运动，则由题述可知，x=1m，t=1s，v>0，代入数据有v0<2m/s，故A不可能，B可能；对物块做受力分析，由牛顿第二定律有a=-μg，利用匀变速直线运动规律得v2-v02=2ax，整理有v02-2ax>0，由于v0<2m/s可得μ<0.2，故选项CD不可能。6.（2023高考福建卷）甲、乙两辆完全相同的小车均由静止沿同一方向出发做直线运动。以出发时刻为计时零点，甲车的速度—时间图像如图（a）所示，乙车所受合外力—时间图像如图（b）所示。则（）A.0~2s内，甲车的加速度大小逐渐增大B.乙车在t=2s和t=6s时的速度相同C.2~6s内，甲、乙两车的位移不同D.t=8s时，甲、乙两车的动能不同【参考答案】BC【名师解析】由题知甲车的速度一时间图像如图（a）所示，则根据图（a）可知0~2s内，甲车做匀加速直线运动，加速度大小不变，故A错误；由题知乙车所受合外力一时间图像如图（b）所示，则乙车在0~2s内根据动量定理有I2=mv2，I2=S0~2=2N·s乙车在0~6s内根据动量定理有I6=mv6，I6=S0~6=2N·s则可知乙车在t=2s和t=6s时的速度相同，故B正确；根据图（a）可知，2~6s内甲车的位移为0；根据图（b）可知，2~6s内乙车一直向正方向运动，则2~6s内，甲、乙两车的位移不同，故C正确；根据图（a）可知，t=8s时甲车的速度为0，则t=8s时，甲车的动能为0；乙车在0~8s内根据动量定理有I8=mv8，I8=S0~8=0可知t=8s时乙车的速度为0，则t=8s时，乙车的动能为0，故D错误。6.（2022山东物理）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：（1）比例系数k值；（2）上行路程L值。

【参考答案】（1）；（2）【命题意图】本题考查能量守恒定律、平衡条件、牛顿运动定律及其相关知识点。【名师解析】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有解得小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有设斜面倾角为，对小车匀速有而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有联立各式解得，（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有可得由运动学公式可知解得2.（2023高考全国甲卷）用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面之间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示，由图可知A.m甲＜m乙B.m甲＞m乙C.μ甲＜μ乙D.μ甲＞μ乙【参考答案】BC【命题意图】本题考查牛顿第二定律、对图像的理解及其相关知识点。【解题思路】根据牛顿第二定律，F-μmg=ma，解得F=ma+μmg，对比拉力F与其加速度a的关系图像，可知m甲＞m乙，B正确A错误；由μ甲m甲g=μ乙m乙g，可知μ甲＜μ乙，C正确D错误。3.（2023高考湖南卷）如图，光滑水平地面上有一质量为的小车在水平推力的作用下加速运动。车厢内有质量均为的A、B两小球，两球用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢水平底面上，且与底面的动摩擦因数为，杆与竖直方向的夹角为，杆与车厢始终保持相对静止假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）A.若B球受到的摩擦力为零，则B.若推力向左，且，则的最大值为C.若推力向左，且，则的最大值为D.若推力向右，且，则的范围为【参考答案】CD【名师解析】对选项A，设在水平向右推力F作用下，整体加速度为a，F=4ma，若B球所受摩擦力为零，对B球，由tanθ=ma/mg，联立解得F=4mgtanθ，A错误；对选项B，若推力F向左，整体向左加速运动，F=4ma。小球A所受向左合力最大值为FA=mgtanθ。设轻杆中弹力为N，轻