专题02 力和平衡-5年（2020-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（山东专版）（解析版）

2020-2024年五年高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题02力和平衡考点五年考情（2020-2024）命题趋势备考策略考点1力的合成与分解（5年几考）2024·山东卷·T2高考对本章的考查呈现出如下特点:1.选择单个物体或多个物体为研究对象，进行受力分析，充分考虑各力的产生条件和应用范围。利用合成法或分解法对力进行处理，应用平衡条件，建立等式求解2.考查考生对本章知识的理解和掌握情况的同时，考查考生的情景分析能力，理解与反思质疑的能力，提取信息进行物理图景建构的能力，应用基本规律分析、推理和计算的能力，科学探究能力3.考查内容主要体现物理学科的核心素养中运动与相互作用观念、模型建构和科学推理要素.1.本章涉及的知识是高中物理的重要基础，包含许多思想方法，它的应用几乎贯穿整个高中物理。所以，不能因为本章内容独立考查的较少而有所忽视，恰恰相反，一定要下大力气扎扎实实地学好本章的知识与方法，形成解决物理问题的基本思路。在本章复习过程中多耗一些时间和精力是值得的。2.牢记基知识，熟练掌握基本方法，明确基本题型尽量多地积累不同物体，不同环境、不同运动形式下的应用类型及有效解决问题的方法。明确物体的平衡条件、临界条件，掌握好函数法、图象法、极限法、隔离法、整体法等解题方法。利用好力的合成法、分解法、相似三角形法、矢量三角形法、正交分解法处理力的矢量问题。考点2受力分析、共点力的平衡（5年几考）2023·山东卷·T22020·山东卷·T8考点01力的合成与分解1、（2024·山东卷·T2）如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（）A. B. C. D.【答案】B【解析】根据题意可知机器人“天工”它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，对“天工”分析有可得故选B。考点02受力分析共点力的平衡2、（2023·山东卷·T2）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（）A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m【答案】B【解析】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有mg=3∙kx解得k=100N/m故选B。3、（2020·山东卷·T8）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】当木板与水平面的夹角为时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知对B物块受力分析如图沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知两式相加，可得解得故选C。一、单选题1．（2024·山东烟台·三模）中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直槽内表面均光滑，A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚好能被启动，则施加在A上的水平力F最小应为（

）A． B． C． D．【答案】B【详析】对A、B受力分析如图所示门闩刚好启动时，对A水平方向上对于B在竖直方向上A、B间最大静摩擦力为则施加在A上的水平力F最小应为故选B。2．（2024·山东聊城·三模）如图所示，轻杆AC和轻杆BC的一端用光滑铰链连接在C点，另一端分别用光滑铰链固定在竖直墙壁上，将一物块通过细线连接在C点并保持静止状态，若对C端施加一水平向左的作用力F，则下列说法正确的是（）A．轻杆AC中的弹力一定变大 B．轻杆AC中的弹力一定减小C．轻杆BC中的弹力一定变大 D．轻杆BC中的弹力可能减小【答案】C【详析】对C点受力分析如图，由三角形法则可知，重力mg、AC的拉力TAC以及BC的支持力TBC组成封闭的三角形；若加水平力F，则C点仍平衡，则此时四个力组成封闭的四边形，TBC和重力mg方向不变，TAC方向仍与原来平行，则随F的增加，TBC一定增加，TAC先减小，当减到零后反向增加。故选C。3．（2024·山东济宁·三模）如图所示，质量为m的小球置于内壁光滑的半球形凹槽内，凹槽放置在跷跷板上，凹槽的质量为M。开始时跷跷板与水平面的夹角为，凹槽与小球均保持静止。已知重力加速度为g，，，则在缓慢压低跷跷板的Q端至跟P端等高的过程中。下列说法正确的是（）A．跷跷板对凹槽的作用力逐渐增大B．小球对凹槽的压力大小始终为mgC．开始时跷跷板对凹槽的支持力大小为0.8MgD．开始时跷跷板对凹槽的摩擦力大小为0.6Mg【答案】B【详析】A．由于小球、凹槽整体的重力不变化，与跷跷板的作用力等大反向，那么跷跷板对凹槽的作用力不变，故A错误；B．小球所在处的凹槽切线总是水平的，那么小球对凹槽的压力大小始终等于小球的重力，故B正确；CD．将小球跟凹槽视为整体，开始时恰好静止，那么根据受力平衡知，跷跷板对凹槽的支持力大小为跷跷板对凹槽的摩擦力大小为故CD错误。故选B。4．（2024·山东济南·三模）高空滑索因其惊险刺激而深受年轻人追捧。人通过轻绳与轻质滑环相连，开始下滑前，轻质滑环固定在钢索上点处，滑环和人均处于静止状态，钢索和轻绳的夹角关系如图所示。设段钢索的拉力大小为，段钢索的拉力大小为，段轻绳的拉力大小为，下列判断正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详析】以结点为研究对象，受力情况如图所示这样的三个力可以组成一个首尾相接的封闭的矢量三角形如下由图可知故选A。5．（2024·山东烟台·二模）如图所示，一水晶球支架放置在水平桌面上，支架由水平底托和三根金属支杆构成。一质量为m、半径为l的水晶球静置于支架上，水晶球与三根金属支杆的三个接触点等高，接触点的连线构成边长为l的等边三角形。已知水晶球质量分布均匀，不计支杆与水晶球间的摩擦，重力加速度为g，则每根支杆对水晶球的作用力大小为（

）A． B． C． D．【答案】B【详析】设支杆对水晶球的作用力与竖直方向的夹角为，根据几何关系有水晶球静止，根据平衡条件可得解得每根支杆对水晶球的作用力大小为故选B。6．（2024·山东临沂·二模）如图所示，半径均为R的光滑球和不光滑的半球由同种材料制成的，球和半球放置在竖直墙壁的左侧。当半球的球心到竖直墙壁的距离大于时，半球将向左滑动。当半球球心到墙壁的距离为L时，即使给球体向下沿通过球心的竖直方向施加的力再大，半球和球始终保持静止，则L的最大值为（）A． B．C． D．【答案】D【详析】依题意，设半球质量为m，则光滑球质量为2m，对光滑球和不光滑的半球受力分析，如图所示当半球的球心到竖直墙壁的距离为时，由几何关系，有根据平衡条件，可得，又联立，解得给球体向下沿通过球心的竖直方向施加的力再大，半球和球始终保持静止，需要满足即当半球球心到墙壁的距离为取最大值L时，有由几何关系，有联立，解得故选D。7．（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【详析】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。8．（2024·山东菏泽·二模）在楼房维修时，工人使用如图所示的装置提升建材，为防止碰撞阳台，跨过光滑定滑轮的a绳和b、c绳连结在O点，甲在固定位置拉动绳的一端使建材上升，乙在地面某固定位置用力拉着足够长的b绳。在建材沿竖直方向匀速上升过程中，下列说法正确的是（）A．甲受到的支持力变大，乙受到的支持力变大B．甲受到的支持力变小，乙受到的支持力变小C．甲受到的摩擦力变大，乙受到的摩擦力变小D．甲受到的摩擦力变小，乙受到的摩擦力变大【答案】B【详析】AB．重物沿竖直方向匀速上升，O点受到c绳的拉力大小等于重物的重力，受力分析如下图所示当物体上升时，a绳与竖直方向的夹角变大，b绳与竖直方向的夹角变小，根据平行四边形法则可知ab绳中的拉力都变大，对甲分析可知，甲手中的绳子与竖直方向的夹角不变，设夹角为，则有故随着变大，减小。对乙分析可知，乙手中的绳子与竖直方向的夹角变小，设夹角为，则有故随着变大，减小，减小，故A错误，B正确；CD．根据前面分析可知对工人甲水平方向故随着变大，增大。对重物和乙整体分析，水平方向上根据平衡条件可知工人乙水平方向上受到地面的摩擦力等于a绳沿水平方向上的分力，所以工人乙受到地面的摩擦力越来越大，故CD错误。故选B。9．（2024·山东枣庄·三模）如图，右侧面光滑的斜面体固定在水平面上，质量相等的物块M、N分别放在斜面体的左右两个面上，M、N拴接在跨过光滑定滑轮的轻质细绳两端，整个系统处于静止状态。现对N施加一始终与右侧轻绳垂直的拉力F，使N缓慢移动至右侧细绳水平，该过程M保持静止。下列说法正确的是（）A．拉力F逐渐增大B．轻绳的拉力先减小后增大C．M所受摩擦力先增大后减小D．斜面对M的作用力先增大后减小【答案】A【详析】AB．N离开斜面后，设F与竖直方向的夹角为，有，θ逐渐减小，所以绳子拉力逐渐减小，F逐渐增大。故A正确，B错误；C．力F作用之前，有所以原来M所受摩擦力沿斜面向下，随着绳子拉力的减小，M受到的摩擦力逐渐减小，当右绳水平时，绳子拉力为零，则M受到的摩擦力沿斜面向上，所以M受到的摩擦力先沿斜面向下减小，再沿斜面向上增大，故C错误；D．斜面对M的作用力为斜面的支持力及摩擦力，因为支持力不变，所以当摩擦力先减小再增大时，斜面对M的作用力先变小后变大，故D错误。故选A。10．（2024·山东淄博·二模）中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直槽内表面均光滑；A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间有摩擦，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B质量为m，重力加速度大小为g。当施加在A上的水平力时，门闩刚好能被启动，则A、B间的动摩擦因数为（）A．0.4 B．0.3 C．0.2 D．0.1【答案】C【详析】对A、B受力分析如图所示门闩刚好启动时，对A水平方向上对于B在竖直方向上结合已知条件可得故选C。11．（2024·山东济南·一模）抖空竹是国家非物质文化遗产之一、在某次抖空竹表演时，表演者的左右手所持杆和空竹位置如图所示，此时左手高于右手，轻绳两端位置之间的连线与水平方向成角，空竹悬挂在轻绳上。现保持右手所持杆水平且位置不动，只人为改变一个条件，始终保持空竹处于平衡状态，不考虑空竹的转动及轻绳与空竹之间的摩擦，下列说法正确的是（）A．若更换为更长的轻绳，绳子的拉力将变小B．若更换为更长的轻绳，绳子的拉力将不变C．若使左手持杆缓慢竖直向下移动至的过程中，绳子拉力逐渐变小D．若使左手持杆顺时针缓慢以右杆为圆心画圆弧移动至的过程中，绳子拉力逐渐变小【答案】A【详析】设两段绳子之间的夹角为，由平衡条件可知解得设绳子的总长度为L，两杆之间的水平距离为s，悬挂点两边的绳子长度分别为，，由几何关系知解得AB．若更换为更长的轻绳，L变大，变小，变大，所以绳子的拉力变小，故A正确、B错误；C．左手持杆缓慢竖直向下移动，L，s都不变，则不变，所以拉力不变，故C错误；D．左手持杆顺时针缓慢以右杆为圆心画圆弧移动，s变大，则变大，变小，绳子拉力变大，故D错误。故选A。12．（2024·山东日照·二模）粗糙的半圆柱体固定在水平地面上，截面如图所示。质量为m的小物块在拉力F的作用下，从半圆柱体的底端缓慢向上滑动。已知拉力F的方向始终与小物块的运动方向相同（与圆弧相切），小物块与半圆柱体表面的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。若小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为，在从0增大到90°的过程中（）A．拉力F一直增大 B．拉力F先减小后增大C．时，拉力F最大 D．拉力F的最小值为【答案】C【详析】AB．由于物块缓慢移动，可看作是平衡状态，小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为，对物块受力分析，由平衡条件可得由数学知识可知其中得即所以在从0增大到90°的过程中，先增大后减小，故AB错误；C．时，，拉力最大，故C正确；D．时，有最小值故D错误。故选C。13．（2024·山东聊城·一模）春秋末年，齐国著作《考工记》中记载“马力既竭，輈（zhōu，指车辕）犹能一取焉”，揭示了一些初步的力学原理。如图甲所示，车辕是马车车身上伸出的两根直木，它是驾在马上拉车的把手。如图乙为马拉车时的简化模型，车辕前端距车轴的高度H约为1m，马拉车的力可视为沿车辕方向，马车的车轮与地面间的摩擦力大小是其对地面压力的倍，若想让马拉车在水平面上匀速前进且尽可能省力，则车辕的长度约为（）A．m B．m C．3m D．2m【答案】D【详析】设车辕与水平方向夹角为θ，则当车匀速前进时解得而则当时F最小，即此时车辕的长度约为故选D。二、多选题14．（2024·山东潍坊·三模）潍坊风筝是山东潍坊传统手工艺珍品，制作历史悠久，工艺精湛，是非物质文化遗产之一，现在世界上70%以上的风筝都是出自潍坊。本届风筝节上，小明同学在滨海国际风筝放飞场放风筝，风筝静止于空中且风筝平面与水平面夹角始终为30°，风速水平，与风筝作用后，垂直风筝平面的风速减为零，平行风筝平面的风速大小不变。风筝的质量为m，风筝线质量不计，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（

）A．若风筝线与水平方向夹角为30°，则风对风筝的作用力大小为mgB．若风筝线与水平方向夹角为30°，则线对风筝的作用力大小为mgC．风筝线长度不变，若风速缓慢变大，则线与水平方向夹角变大D．风筝线长度不变，若风速缓慢变大，则风筝的机械能减小【答案】BC【详析】AB．由于平行风筝平面的风速大小不变，故平行风筝的平面上风力大小为零，对风筝受力分析如图所示，平衡时则有解得A错误，B正确；C．当风速缓慢增大时，垂直作用在风筝上的力逐渐增大，作出其矢量三角形，如图所示由图可知，风速缓慢增大时，则线与水平方向夹角变大，C正确；D．风速缓慢增大时，风筝线的长度不变，风速平行风筝平面的分速度增大，相当于风筝在该方向上的速度变大，机械能应增加，D错误。故选BC。15．（2024·山东泰安·三模）间距为10m的两根固定的竖直杆间有一根晾衣绳，晾衣绳两端等高，长度为14m且不可伸长。将一件衣服通过晾衣架挂在晾衣绳上，衣架能沿晾衣绳自由滑动，衣架挂钩和晾衣绳之间的摩擦力忽略不计。无风时，衣服和衣架的悬挂点刚好位于晾衣绳的中间位置，如图甲所示；有风时，有水平向右的风作用在衣服上，稳定后衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚好垂直，如图乙所示。已知衣服和衣架的总质量为1.4kg，重力加速度g取10m/s2，风对晾衣绳的作用力忽略不计，则下列说法正确的是（）A．无风时，晾衣绳中的拉力大小为7NB．有风时，晾衣绳中的拉力大小为10NC．有风时，风对衣服的作用力大小为2ND．有风时，晾衣绳对衣架的作用力大小为12N【答案】B