2020-2024年高考物理试题分类汇编：力学（解析版）

当题02力学

五年考情­探规律

考点五年考情（2020-2024）命题趋势

2020年北京卷；本章知识方面的考查主要在

受力分析、牛顿第三定律、力的合

考点1重力、2021年广东卷;

成与分解、共点力的平衡问题分析

弹力（含实

2022年浙江卷、湖南卷；等，能力的考查主在物理方法（整

验）、摩擦力、

年山东卷；体与隔离法、假设法、正交分解法、

牛顿第三定2023

等效替代法等）的运用能力、空间

律、受力分析2024年黑吉辽卷、广东卷等

想象力和建模能力等，实验的考查

要在探究弹簧弹力与形变量的关

系和探究两个互成角度的力的合

成规律两个实验。对于重力、弹力

和摩擦力，单独考较少，主要是以

模型或情境为载体综合其他知识

点考查：对干力的合成与分解，主

要考查其在分析受力时的应用；对

2021年广东卷；

于顿第三定律和共点力的平衡，常

考点2力的合

2022年浙江卷、广东卷、辽宁卷；以生产生活、现代科技、体育运动

成与分解（含

传统文化等为情境设题，比如石

实验）2023年全国乙卷等

桥、“中国天眼”射电远镜的维护、

冰上接力比赛、曲辕型与直辕型等

素材，结合的模型有单物体模型和

多物体模型，比如绳或弹簧的连接

体模斜面+板块模型等。其中共点

力的平衡是高考的热点与重点，且

静态、动态平衡问题仍然是今后高

考的命题重点。

2020年山东卷；

2021年浙江卷、湖南卷；

共点力的平衡2022年浙江卷、河北卷；

2023年浙江卷等

分考点•精准练1

考点01重力、弹力（含实验）、摩擦力、牛顿第三定律、受力分析

1.（2023■山东卷•2）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/s?。弹簧始终在弹性限度内，

每根弹簧的劲度系数为（）

A.10N/mB.100N/m

0.200N/mD.300N/m

【答案】B

【解析】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的盘子正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使三根弹

簧发生形变的形变量恰好等于相邻两盘间距，则有侬=3m，解得5=100N/m,故选B。

2.（2020•北京理综卷•11）某同学利用如图1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，传感器记录的尸一大图像如

图乙所示.下列说法正确的是（）

图1

A.实验中必须让木板保持匀速运动

B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

0.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10：7

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】C

【解析】实验中让物块处于平衡状态即可，没有必要让木板保持匀速运动，故A错误；由于物块处于平衡

状态，故其水平方向上受的拉力（传感器的示数）等于摩擦力，但摩擦力的方向与拉力的方向相反，所以摩

擦力随时间变化的图线应和题图乙中图线关于横轴对称，故B错误；由题图乙知，最大静摩擦力约为10N,

滑动摩擦力约为7N,二者之比约为10：7,故C正确；由于不知道物块的质量，无法求出物块对木板的正

压力，因此只用题图乙中数据无法求出物块与木板间的动摩擦因数，故D错误.

3.（2024•黑吉辽高考）利用砚台将墨条磨成墨汁，墨条速度方向水平向左时，（）

A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左

B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左

0.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力

D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力

【答案】C

【解析】当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，

故A错误；根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台处于静止状态，故桌面对砚

台的摩擦力方向水平向右，故B错误；由于砚台处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一

对平衡力，故C正确；桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力，故桌面对砚台的支

持力大于墨条对砚台的压力，故D错误。

4.（2024・广西高考真题・）工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱正沿着

表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大

小分别为Ff、、/Q和F于3，则（）

23

FFB

A.fl<f2<Ff3-Ff\=Ff2<Ff3

D=F

C.吟上Ff3VFf2-Ffi=Ff2f3

【答案】D

【解析】根据滑动摩擦力的公式/=〃乙，可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关，只与接触面的粗糙程

度和压力大小有关，由题可知三个货箱各表面材质和祖糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，

即Ffi=Ff2=Ff3,D正确。

5.（2022•浙江卷4）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持

续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（）

A.水桶自身重力的大小

B.水管每秒出水量的大小

C.水流对桶撞击力的大小

D.水桶与水整体的重心高低

【答案】D

【解析】水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水

桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，

故选Do

6.（2022•湖南高考真题•11）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如

图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量.主要实验步骤如下：

⑴查找资料，得知母枚硬币的质量为6.05g;

（2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度/,记录数据如下表:

序号12345

硬币数

510152025

量刀/枚

长度//cm10.5112.0213.5415.0516.56

（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线;

17Hzem”…皿wwiiuiw

二

10叫im

壁〃/枚

51015202530

(b)

(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示，此时橡皮筋的长

度为cm;

(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为g(计算结果保留3位有效数字).

【答案】(3)见解析图(4)15.35(5)128

【详析】(3)根据表格数据描点连线如图

⑷由题图(c)可知刻度尺的分度值为1mm,故读数7=15.35cm；

⑸设橡皮筋的劲度系数为次，原长为人，则

niing—A(7i—2o),Jo)

则橡皮筋的劲度系数为k=

丁12—1；\

从作出的l-n图线读取数据则可得

112—nimg10

k=-----—~rmg(N/cm),

h—1\3

设冰墩墩的质量为刃，则有的="(/—Jo)

可得防=^X6.05X(15.35—9.00)g-128g.

7.(2021•广东高考真题•11)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图1所示，固

定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端.实验过程如下：先沿管

轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每

滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数〃和弹簧上端对应的刻度尺示数乙，数据如表所示.实

验过程中弹簧始终处于弹性限度内.采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数.

n123456

Z.n/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09

(1)利用△L=Li+3—Li(i=l,2,3)计算弹簧的压缩量：△乙=6.03cm,△£2=6.08cm,AZ.3=cm,

△£I+AZ.+AZ.3

压缩量的平均值△£=2cm;

3

⑵上述是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量;

⑶忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2,该弹簧的劲度系数为N/m(结果保留3位有效数字).

【答案】(1)6.046.05(2)3(3)48.6

【解析】⑴—―£3=(18.09-12.05)cm=6.04cm

AZi+A£2+△£36.03+6.08+6.04

压缩量的平均值为、L=cm=6.05cm

33

⑵因三个△L是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量;

(3)根据钢球的平衡条件有3峻in9=k・AZ,解得

3侬sin03X0.2X9.80Xsin30°

N/m^48.6N/m.

6.05X10-2

AZ

考点02力的合成与分解

1.(2021■广东高考真题•3)唐代《耒粕经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用

大小相等的拉力厂通过耕索分别拉两种犁，尸与竖直方向的夹角分别为a和£,。＜£,如图1所示，忽略

耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是()

A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

【答案】B

【解析】将拉力尸正交分解如图所示

则在x方向可得出Fx&=Fsina

用直=4in£

在y方向可得出片曲=尺05a

用直=挖05£

由题知则sina<sin£

cosQ>cos£

则可得到凡曲〈区直

4曲》万直

A错误，B正确；

耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，与加速还是匀速前进无

关，C、D错误.

2.（2022・广东高考卷・1）图是可用来制作豆腐的石磨.木柄48静止时，连接48的轻绳处于绷紧状态.0

点是三根轻绳的结点，F、片和£分别表示三根绳的拉力大小，片=£且N478=60°.下列关系式正确的是

A.F=F、B.F=2F、

C.F=3F、D.

【答案】D

【解析】以。点为研究对象，受力分析如图所示，由几何关系可知夕=30°,

在竖直方向上，由平衡条件可得Reos30°+Kcos30°=F,又内=A,可得户=十月，故D正确，A、B、

C错误.

3.（2022•辽宁高考卷•4）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。麻、ON

与竖直方向夹角分别为a、/?（a>£）.用片、耳分别表示。欣。〃的拉力，则（）

A.打的竖直分力大于勾的竖直分力

B.片的竖直分力等于E的竖直分力

C.片的水平分力大于E的水平分力

D.片的水平分力等于E的水平分力

【答案】D

【详析】对结点。受力分析可得，水平方向有月sin〃=£sin£,即月的水平分力等于用的水平分力,

选项C错误，D正确；对结点。受力分析可得，竖直方向有Acosa+/^cos0=mg,联立解得Fi=

侬sin£_____mgsinQ则£的竖直分量向，=篝*舒，J的竖直分量&=

sin(。+£)''sin(。+£)

加gsinacos£

1Hsinacos£—cosasin£=sin(a—£)>0,可知&选项A、B错误.

sin(a+£)

4.(2023•全国乙卷•22)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标

准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：

(1)用图钉将白纸固定在水平木板上。

⑵将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均

挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测

力计的示数得到两拉力片和H的大小，并o(填正确答案标号)

A.用刻度尺量出橡皮条的长度

B.用刻度尺量出两细线的长度

0.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置

D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向

⑶撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到,由测力计的示数得到拉力厂的大小，沿细线

标记此时尸的方向。

(4)选择合适标度，由步骤⑵的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作片和耳的合成图，得出合力产

的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力尸的图示。

⑸比较尸和尸的,从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。

【答案】(2)CD(3)相同位置(5)大小和方向

【详析】(2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它

们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停

止时由两个测力计的示数得到两拉力E和后的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅

笔在白纸上标记出两细线的方向，故选C、D„

(3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，由测力计的示数得到拉力厂的大小，沿细线

标记此时尸的方向。

(5)比较尸和户的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。

5.(2022•浙江高考真题•17)(1)①''探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图甲所示，长木板

水平放置，细绳与长木板平行.图乙是打出纸带的一部分，以计数点。为位移测量起点和计时起点，则打

计数点8时小车位移大小为cm.由图丙中小车运动的数据点，求得加速度为m/s”保留两

位有效数字).

OAB

聊他画W啊啊删啊味

01cm23456

乙

1.5()

1.20

0.90

0.60

0.30

t/s

0().100.200.300.400.500.60

丙

②利用图甲装置”探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是

A,换成质量更小的车

B.调整长木板的倾斜程度

0.把钩码更换成硅码盘和底码

D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角

(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图丁所示，在该实验中,

T

①下列说法正确的是；

A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同

B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点

C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦

D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板

②若只有一只弹簧神，为了完成该实验至少需要（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到

0.

【答案】（1）①6.20（6.15〜6.25均可）1.9（1.7〜2.1均可）②BC（2）①D②3

【详析】（1）①由题图乙可得打计数点8时小车位移大小为6.20cm,考虑到偶然误差，在6.15〜6.25cm

的范围内均可；由题图丙中小车运动的数据点，有a=^=L0"30m/s』.9m/s.

考虑到偶然误差，在1.7〜2.1m/s?的范围内均可.

②利用题图甲装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要将钩码更换成祛码盘和祛码，应满足

小车的质量远远大于祛码和祛码盘的总质量，所以不需要换质量更小的车，故A错误，C正确；利用题图甲

装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要利用小车斜向下的分力以平衡摩擦阻力，所以需要

将长木板安装打点计时器一端较安装滑轮一端适当的高一些，故B正确；

实验过程中，需让连接磋码盘和小车的细绳跟长木板始终保持平行，故D错误.

（2）①在不超出弹簧秤的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只弹簧秤的示数相同，

故A错误；在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B

错误；实验中弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦不影响实验结果，故C错误；为了减小实验误差，拉橡

皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D正确.

②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧秤拉住另一条细绳，互成角度的拉橡

皮条，使其结点达到某一点。，记下位置。和弹簧秤示数式和两个拉力的方向；交换弹簧秤和手所拉细绳的

位置，再次将结点拉至〃点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧秤的示数K；再仅用一

个弹簧秤将结点拉至。点，并记下此时弹簧秤的示数尸的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成

该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到0.

考点03共点力的平衡

1.（2022•河北高考真题•7）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户点，将木板

以底边枢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

0.两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

【答案】B

【详析】设两绳子对圆柱体拉力的合力大小为木板对圆柱体的支持力大小为人，绳子与木板间的夹

角不变，。也不变，从右向左看如图所示，

FNmg

在矢量三角形中，根据正弦定理有

sinasin£siny

mgAR，

在木板以底边腑为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，。不变，Z从90°逐渐减小到0,

又/+£+<7=180°,

且。〈90°,

可知90°</+£〈180°,

则0<^<180°

可知£从锐角逐渐增大到钝角，

sinasinBsiny

根据

由于sin/不断减小，可知片逐渐减小，sin£先增大后减小，可知人先增大后减小，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2%绳子拉力大小为,则2片'cos

9=R,

R

可得分=

72cos-xo,

个不变，片逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，A、C、D错误.

2.（2022•浙江高考真题•10）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3=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（）

3

A.作用力为当-G

C.摩擦力

【答案】B

【详析】设斜杆的弹力大小为F,以水平横杆和物体为整体，在竖直方向上根据受力平衡可得4Aos30°

=G,解得F=^~G,以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示，可知每根斜杆受到地面的作用力应与F

0

平衡，即大小为*G,每根斜杆受到地面的摩擦力大小为£=7%in30°=洛，B正确，A、C、D错误.

3.（2023•浙江高考真题•6）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、6为相切点，Na必=90°,半径仍与重力的夹角为37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,

则圆柱体受到的支持力凡、H大小为（）

A.6=0.6G,6=0.4GB.E=0.4G,Fb=0.6G

C.6=0.8G,Fb=0.6GD.£=0.6G,6=0.8G

【答案】D

【详析】对光滑圆柱体受力分析如图，由题意有凡=6fein37°=0.6G,Fb=Gcos37°=0.8G,故选D。

4.（2020•山东高考真题•8）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为加和2〃的物

块4B,通过不可伸长的较绳跨过滑轮连接，48间的接触面和轻绳均与木板平行./与8间、8与木板

间的动摩擦因数均为〃，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48刚

好要滑动，则〃的值为（）

【答案】C

【详析】/、8刚要滑动时受力平衡，受力如图所示.

对A：A=mgsin45°+inngcos45°

对6：2侬sin45°=4+3〃侬cos45°+p/ngcos45

整理得，P=|,选项C正确.

5.（2021•湖南高考真题•5）质量为〃的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图1所示，A

为半圆的最低点，8为半圆水平直径的端点.凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m