力和平衡-2021年高考高三一模物理試題匯編（解析版）

2021年高考高三一模物理試題匯編

專題03力和平衡

1、（2021?湖南省岳陽(yáng)市高三一模）在我市雨污分流改造施工中，需把鋼材運(yùn)送到水池底部。如圖，工

人甲將鋼材放到一定深度時(shí)拉住手中的繩保持靜止，乙通過(guò)拉繩將鋼材微調(diào)到準(zhǔn)確位置。設(shè)乙所拉輕繩始

終保持水平，不考慮滑輪的摩擦及大小，在乙緩慢釋放手中的繩子，鋼材向左移動(dòng)的過(guò)程中（）

A.甲對(duì)地面的壓力不變

B.甲手中繩子上的拉力不斷增大

C.甲受到地面的摩擦力大于乙受到地面的摩擦力

D.乙手中繩子上的拉力不斷增大

【答案】C

【解析】

ABD.對(duì)物體所連接的繩子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析，設(shè)甲繩在節(jié)點(diǎn)的作用力與水平夾角為。，物體緩慢移動(dòng),

所以該節(jié)點(diǎn)合力時(shí)時(shí)刻刻為零，得出公式

Epcose=F乙

串sin6=zn鋼g

乙釋放手中的繩子，。變大，cos。變小，弓變小，加鋼g不變，根據(jù)

F核

'''sin。

可得埼變??；因?yàn)楣と思妆３朱o止，在此過(guò)程中，繩對(duì)工人甲的力的角度。不變。對(duì)工人甲受力分析得

埒sina+N=m^g

N為地面對(duì)甲的支持力，因?yàn)?。減小，加甲不變，所以N變大，N與甲對(duì)地面的壓力是一對(duì)反作用力，所

以甲對(duì)地面的壓力不斷增大，故ABD錯(cuò)誤；

C.因?yàn)?/p>

啟=/cosa

對(duì)工人乙受力分析得

f乙—七二%cos0

因?yàn)?大于a，所以

cosa>cos0

衣?>%

故C正確。

故選c。

2、（2021?湖南省岳陽(yáng)市高三一模）一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上,

彈性繩的原長(zhǎng)也為80cm。將一重物掛在彈性繩的中點(diǎn)，平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100cm；已知彈性繩的勁

度系數(shù)為100N/m,則重物的重力為（彈性繩的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi)）（）

A.5NB.10NC.12NI）.24N

【答案】D

【解析】

繩子原長(zhǎng)是80cm=0.8m,平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100cm=1.0m,則彈性繩中張力為

F=100x(1.0-0.8)N=20N

對(duì)節(jié)點(diǎn)受力分析，如圖所示:

平衡時(shí)繩子上的拉力處處相等：

F后尸LF=20N

由平衡條件得：

2F\s\nf）=mg

..BD,、，

sin6=--=0.6

AB

代入數(shù)據(jù)得：

〃?g=24N

故D正確，ABC錯(cuò)誤；

故選：D。

3、（2021?湖北省荊州市高三第一次質(zhì)檢）A、B兩物體疊放在水平面上，將一水平力作用在B上，如圖

所示，A、B在水平面上作勻速運(yùn)動(dòng)，若將此力作用在A上，則可能的情況是（）

A

A.A、B一起做勻速運(yùn)動(dòng)

B.A、B一起做加速運(yùn)動(dòng)

C.A物體做加速運(yùn)動(dòng)，B物體也做加速運(yùn)動(dòng)，但A加速度較大

I）.A物體做加速運(yùn)動(dòng)，B物體靜止

【答案】AD

【解析】

由于A、B在水平面上作勻速運(yùn)動(dòng)可知地面對(duì)B的滑動(dòng)摩擦力

f=F

若將此力F作用在A上，若A、B間的最大靜摩擦力大于或等于凡止匕時(shí)A、B一起做勻速運(yùn)動(dòng)；若A、B

間的最大靜摩擦力小于下，此時(shí)A受到的拉力大于B對(duì)A的摩擦力，做加速運(yùn)動(dòng)，而B受到A的摩擦力小

于地面所給的滑動(dòng)摩擦力，處于靜止?fàn)顟B(tài)或做減速運(yùn)動(dòng)。

故選AD。

4、（2021?廣東省潮州市高三第一次質(zhì)檢）如圖為廣泛應(yīng)用于“雙11”智能快遞分揀機(jī)器人簡(jiǎn)化圖，派

件員在分揀場(chǎng)內(nèi)將包裹放在機(jī)器人的水平托盤上后，機(jī)器人可以將不同類別的包裹自動(dòng)送至不同的位置，

則下列說(shuō)法正確的是（）

包稟

I機(jī)器人

A.包裹隨著機(jī)器人一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，包裹不受摩擦力的作用

B.包裹隨著機(jī)器人一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，包裹沒(méi)有慣性

C.包裹隨著機(jī)器人一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，包裹對(duì)機(jī)器人的壓力和機(jī)器人對(duì)包裹的支持力是一對(duì)平衡力

D.包裹隨著機(jī)器人一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人對(duì)包裹的作用力等于包裹的重力

【答案】A

【解析】

A.包裹隨著機(jī)器人一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，包裹受重力和支持力作用，水平方向不受摩擦力的作用，A正

確；

B.一切物體在任何情況下都有慣性，慣性是物體的一個(gè)基本屬性，B錯(cuò)誤；

C.包裹對(duì)機(jī)器人的壓力和機(jī)器人對(duì)包裹的支持力是-對(duì)相互作用力，C錯(cuò)誤；

D.包裹隨著機(jī)器人一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人對(duì)包裹的作用力有豎直方向的支持力和水平方向的摩

擦力，只有豎直方向的支持力與包裹的重力大小相等，因此機(jī)器人對(duì)包裹的作用力不等于包裹的重力，D

錯(cuò)誤。

故選A。

5、（2021?福建省寧德市高三第一次質(zhì)檢）矢量發(fā)動(dòng)機(jī)是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的一

種發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)殲20隱形戰(zhàn)斗機(jī)以速度v斜向上飛行時(shí)，其矢量發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口如圖所示。已知飛機(jī)受到重力

G、發(fā)動(dòng)機(jī)推力片、與速度方向垂直的升力用和與速度方向相反的空氣阻力月…下列受力分析示意圖可能

正確的是（）

【答案】A

【解析】

由題意可知所受重力G豎直向下，空氣阻力6與速度方向相反，升力尸2與速度方向垂直，發(fā)動(dòng)機(jī)推力E

的方向沿噴口的反方向，對(duì)比圖中選項(xiàng)可知只有A選項(xiàng)符合題意。

故選A?

6、（2021?安徽省蕪湖市高三第一次質(zhì)檢）如圖所示，直角三角形框架豎直放置，兩側(cè)細(xì)桿光滑，左側(cè)桿

與水平地面成角，細(xì)桿上分別穿有兩個(gè)小球A和B,兩個(gè)小球A、B用輕質(zhì)細(xì)線相連，當(dāng)兩個(gè)小球都靜止

時(shí)，細(xì)線與左側(cè)桿成a角，已知Q45。，a=30。，則小球A與小球8的質(zhì)量之比為（）

A.y/2：1

B.1：5/2

C.

D.1:73

【答案】C

【解析】

設(shè)A球的質(zhì)量為如，則8球的質(zhì)量為膽2。根據(jù)平衡條件得

對(duì)A球沿桿方向有

Tcos30°=A77igsin45°

對(duì)8球沿桿方向有

Teos(90°-30°)=/H2gsin45°

聯(lián)立得

?。壕W(wǎng)=逝:1

故選C。

7、（2021?安徽省馬鞍山市高三一模）如圖所示，斜面體靜置于粗糙水平地面上，滑塊。通過(guò)輕繩穿過(guò)固

定光滑圓環(huán)與小球6相連，繩與斜面平行，人在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于阻力影響，8的線速度緩慢

減小，滑塊。始終保持靜止。則下列說(shuō)法中正確的是（）

A.繩對(duì)小球b的拉力緩慢變大B.斜面體對(duì)地面的壓力緩慢變大

C.斜面體對(duì)滑塊。的摩擦力緩慢減小D.斜面體對(duì)地面的摩擦力緩慢變大

【答案】B

【解析】

A.對(duì)B球受力分析，設(shè)連接B球的繩子與豎直方向夾角為。，由牛頓第二定律有

mbgtan3=mh—，r=Lsin?

r

解得

u=JgLtan6sin8

則b的線速度緩慢減小時(shí)，連接B球的繩子與豎直方向夾角逐漸減小，設(shè)繩子拉力為T,則有

丁一/g

cosG

B球的繩子與豎直方向夾角逐漸減小時(shí)，繩子拉力減小，所以A錯(cuò)誤；

B.滑塊與斜面體看成一個(gè)整體，則豎直方向有

Tsina+M@=G^

所以繩子拉力減小，斜面體對(duì)地面的壓力緩慢變大，則B正確;

D.滑塊與斜面體看成一個(gè)整體，則水平方向有

Tcosa=f

所以繩子拉力減小，斜面體對(duì)地面的摩擦力緩慢變小，則D錯(cuò)誤；

C.對(duì)。受力分析，由于開始時(shí)a的摩擦力方向不知，所以斜面體對(duì)滑塊a的摩擦力變化不定，可能增大，

也可能減小，則C錯(cuò)誤；

故選Bo

8、（2021?安徽省安慶市高三一模）如圖所示，兩個(gè)小球隊(duì)。質(zhì)量均為，力用細(xì)線相連并懸掛于。點(diǎn)。現(xiàn)

用一輕質(zhì)彈簧給小球a施加一個(gè)拉力凡使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，且。。與豎直方向夾角為。=45。，已

知彈簧的勁度系數(shù)為“，則彈簧形變量不可能為（）

A2mg2mg4&〃吆6mg

A.------D.------L.-----------nU.----

k2k3kk

【答案】B

【解析】

以小球"整體為研究對(duì)象，分析受力，作出尸在幾個(gè)方向時(shí)整體的受力圖

根據(jù)平衡條件得知：F與Fr的合力與整體重:力2,”總是大小相等、方向相反，由力的合成圖可知，當(dāng)下與

繩子。。垂直時(shí)，尸有最小值，即圖中2位置，尸的最小值為

5n=2mgsin6=y/img

根據(jù)胡克定律

解得

故選B。

9、(2021?上海市長(zhǎng)寧區(qū)高三一模)如圖所示，三角形木塊A放于斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，木塊A的上表面

水平。如果將一重物B輕放于木塊A的上表面，則木塊A()

A.仍處于靜止?fàn)顟B(tài)

B.沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

I).受到的合力等于重物3的重力

【答案】A

【解析】

ABC.三角形木塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)斜面頂角為夕，則有

RmAgcos0>mAgsin0

解得〃2tan。

放上物體B后，仍有

兒（心+/）gcos0>（/nA+〃％）gsin0

說(shuō)明AB整體受到的靜摩擦力等于量力沿斜面向下的分力，故AB都靜止，故A正確，BC錯(cuò)誤。

D.木塊A靜止，受到的合力等于零，不等于重物5的重力，故D錯(cuò)誤.

故選A?

10、（2021?上海市楊浦區(qū)高三一模）已知兩個(gè)共點(diǎn)力Q、尺的合力F大小為ION,Q的大小為6N,尸2的

方向與合力廠的方向的夾角為。，則。的值可能為（）

A.30°B.45°C.60°D.90°

【答案】A

【解析】

將F分解，如圖所示

K的最小值為

小n"sine

A.撲。=30>則

Kmm=Fsin6=5N

此時(shí)6可為6N,故A正確;

B.若。=45°，則

6mhi=廠&116=5夜N>6N

此時(shí)耳不可能為6N,故B錯(cuò)誤；

C.若。=60°，則

6mhi=尸sin8=56N>6N

此時(shí)凡不可能為6N,故C錯(cuò)誤;

D.若8=90°，山平行四邊形定則可知，此時(shí)及一定大于廠即10N,故D錯(cuò)誤。

故選Ao

11、（2021?上海市楊浦區(qū)高三一模）如圖，一個(gè)物體在水平推力廠的作用下靜止在粗糙斜面上，該物體受

到的力的個(gè)數(shù)是（）

A.2個(gè)或3個(gè)

B.2個(gè)或4個(gè)

C,3個(gè)或4個(gè)

D.4個(gè)或5個(gè)

【答案】C

【解析】

對(duì)物體受力分析，一定有重力，垂直于斜面向上的支持力和水平向右的外力。物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，處于平

衡態(tài)。所以物體可能受摩擦力，也可能不受摩擦力，所以物體受到的力的個(gè)數(shù)可能是3個(gè)，可能是4個(gè)。

故選C。

12、（2021?上海市徐匯區(qū)高三一模）豎直墻上A、B、C三處各有一個(gè)水平細(xì)釘子，光滑圓環(huán)如圖懸掛，

圓環(huán)與三個(gè)釘子均有接觸.A、B、C三點(diǎn)中，A在圓環(huán)的最高點(diǎn)，C與圓環(huán)的圓心等高，則圓環(huán)受到釘子

的彈力情況是（）

A.可能只有A處有B.可能只有A、B兩處有

C.一定只有B、C兩處有D.A、B、C三處一定都有

【答案】A

【解析】

若只有A、B受力，C的作用都是0,A對(duì)環(huán)的作用豎直向上，B對(duì)環(huán)的作用力向右上方，它們的合力的方

向不在豎直方向上，故該種情況不成立；同理，只有A、C受力也不成立，故B錯(cuò)誤；若只有C、B受力，

A的作用都是0,C對(duì)環(huán)的作用水平向左，B對(duì)環(huán)的作用力向右上方，它們的合力的方向可以在豎直方向上，

該種情況可以成立，但是不是移動(dòng)只有B、C兩處有，故C錯(cuò)誤.若只有A受力，B、C的作用都是0,A

對(duì)環(huán)的作用豎直向上，大小等于重力.該情況成了.故A正確；若A、B、C都受力，它們的合力的方向可

以在豎直方向上，該種情況可以成立，但不是一定都要，故D錯(cuò)誤.

13、（2021?上海市松江區(qū)高三一模）如圖所示，斜面上放一物體A恰好能勻速下滑，如果在物體A上再施

加一個(gè)力凡使A仍勻速下滑，關(guān)于力F的方向，下列說(shuō)法正確的是（）

v

A.垂直斜面向下B.豎直向下

C.水平向左D.水平向右

【答案】B

【解析】

未加產(chǎn)時(shí)，物體勻速下滑，受力平衡，由平衡條件得

mgsin6=/.imgcos6

可得

sin6=jjcosff

A.當(dāng)施加力F垂直斜面向下時(shí)，摩擦力變大為

f-/J(mgcos0+F)>mgsin6

物體不能勻速下滑；故A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)施加力尸豎宜向下時(shí)，物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為

f=/mg+F)cos61

重力和尸沿斜面向下的分力大小為

(mg+/Osin。

則可知

(mg+E)sin6=〃(mg+F)cos6

則物塊受力仍然平衡，所以仍勻速下滑，故B正確；

C.當(dāng)施加力尸水平向左時(shí)，沿斜面向上的合力為

"（mgcos6+尸sin。）+Rcos0

沿斜面向下的力為

mgsin0

聯(lián)立方程，可知

N（mgcos6+Z7sin。）+Feos0>mgsin0

物體受力不再平衡，所以不能勻速下滑，故C錯(cuò)誤：

D.當(dāng)施加力F水平向右時(shí)，沿斜面向上的合力為

于=cos。-Esin8)

沿斜面向下的力為

mgsm3+Fcos0

聯(lián)立方程，可知

以(mgcos。-Esin6)<mgsin6+Z7cos0

物體受力不再平衡，所以不能勻速下滑，故D錯(cuò)誤.

故選B。

14、（2021?上海市松江區(qū)高三一模）如圖輕質(zhì)支架A、B固定在豎直墻上，C點(diǎn)通過(guò)細(xì)繩懸掛一重物，則

重物對(duì)C點(diǎn)的拉力按效果分解正確的是（）

【答案】B

【解析】

根據(jù)題意，C點(diǎn)是靜止的，對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行受力分析，受到重力，桿A的彈力，方向沿桿向上，桿B的彈力，

沿桿向上，根據(jù)平衡條件，C點(diǎn)所受的合力為零，重力的效果就是抵消桿A、B產(chǎn)生的彈力，所以重力就可

以分解為沿桿A向下的力和沿桿B向下的力，所以B正確。

故選B。

15、（2021?上海市浦東新區(qū)高三一模）一質(zhì)量為M的探空氣球在勻速下降，若氣球所受浮力尸始終保持不

變，氣球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力僅與速率有關(guān)，重力加速度為g?，F(xiàn)欲使該氣球以同樣速率勻速上升，則需

從氣球吊籃中減少的質(zhì)量為（）

F

A.2(M-—)

g

2F

B.M------

F

C.1M--

g

1).g

【答案】A

【解析】

【分析】

分別對(duì)氣球勻速上升和勻速下降過(guò)程進(jìn)行受力分析，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解即可。

勻速下降時(shí)，受到重力Mg，向上的浮力凡向上的阻力力根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有:

Mg=F+f

氣球勻速上升時(shí)，受到重力向上的浮力凡向下的阻力/，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有:

-/\>n)g+f=F

解得：

F

Am=2M----

8

故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選A

【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵對(duì)氣球受力分析，要注意空氣阻力與速度方向相反，然后根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解。

16、（2021?上海市閔行區(qū)高三一模）如圖，懸掛物體甲的細(xì)線拴牢在一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上。點(diǎn)處；輕

繩的一端固定在墻上，另一端跨過(guò)光滑的定滑輪后懸掛乙物體。甲、乙質(zhì)量相等，系統(tǒng)平衡時(shí)O點(diǎn)兩側(cè)的

繩與豎直方向的夾角分別為a、例若4=65。，則優(yōu)等于（）

B.50°C.60°D.65°

【答案】B

【解析】

對(duì)結(jié)點(diǎn)0受力分析如圖

由于乃和，咫相等，故兩者的合力沿這兩個(gè)力夾角的角平分線，乂乃和"笈合力和大小相等方向相反,

故乃和mg的夾角為24，故

仇=兀-2a=50

故選B。

17.（2021?上海市嘉定區(qū)高三一模）如圖，氣球在水平風(fēng)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣球受到的作用力有（）

A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)

【答案】D

【解析】

對(duì)氣球受力分析，氣球受到重力、繩子的拉力、風(fēng)吹氣球的力和空氣浮力。

故選D。

18、（2021?上海市嘉定區(qū)高三一模）如圖所示，一物塊放在傾斜的木板上，當(dāng)木板的傾角增大時(shí)，物體由

靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)傾角。為30。和37。時(shí)，物塊所受摩擦力的大小恰好相等，則物塊與木板間的動(dòng)摩擦因

數(shù)為（)

【答案】C

【解析】

當(dāng)木板傾角30。時(shí)，物塊受到是靜摩擦力，其大小等于

=mgsin30°

當(dāng)木板傾角是37。時(shí)，物塊受到是滑動(dòng)摩擦力，其大小等于

f2=/jmgcos37°

由題意可得

mgsin300=pimgcos37°

解得

sin3705

〃=---------

cos3708

19、（2021?江蘇省新高考高三適應(yīng)性考試）如圖所示，對(duì)稱晾掛在光滑等腰三角形衣架上的衣服質(zhì)量為

衣架頂角為120。，重力加速度為g,則衣架右側(cè)對(duì)衣服的作用力大小為（）

A.JMgB.息MgC.也叫D.Mg

【答案】B

【解析】

以衣服為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，山幾何關(guān)系得尸與豎直方向的夾角成30。，由共點(diǎn)力的平衡條件可

得

▼mg

2Fcos30°=Mg

故選B。

20、（2021?江蘇省南通市海門一中高三一調(diào)）如圖用三根細(xì)線尻c將兩個(gè)小球1和2連接并懸掛，其

中小球1的重力G|=7N,小球2的重力G?=9N,兩小球處于靜止，已知細(xì)線。與豎直方向的夾角為37°,

細(xì)線c水平，重力加.速度為g,sin370=0.6,則（）

A.細(xì)線a對(duì)小球1的拉力為20N

B.細(xì)線〃對(duì)小球2的拉力為15N

C.細(xì)線c對(duì)小球2的拉力為10N

I）.剪斷繩〃后的瞬間，小