專題02 力學-2020-2024年五年高考物理真題分類匯編（解析版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題02力學考點五年考情（2020-2024）命題趨勢考點1重力、彈力（含實驗）、摩擦力、牛頓第三定律、受力分析2020年北京卷；2021年廣東卷；2022年浙江卷、湖南卷；2023年山東卷；2024年黑吉遼卷、廣東卷等本章知識方面的考查主要在受力分析、牛頓第三定律、力的合成與分解、共點力的平衡問題分析等，能力的考查主在物理方法（整體與隔離法、假設法、正交分解法、等效替代法等）的運用能力、空間想象力和建模能力等，實驗的考查要在探究彈簧彈力與形變量的關系和探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律兩個實驗。對于重力、彈力和摩擦力，單獨考較少，主要是以模型或情境為載體綜合其他知識點考查：對干力的合成與分解，主要考查其在分析受力時的應用；對于頓第三定律和共點力的平衡，常以生產生活、現(xiàn)代科技、體育運動傳統(tǒng)文化等為情境設題，比如石橋、“中國天眼”射電遠鏡的維護、冰上接力比賽、曲轅型與直轅型等素材，結合的模型有單物體模型和多物體模型，比如繩或彈簧的連接體模斜面+板塊模型等。其中共點力的平衡是高考的熱點與重點，且靜態(tài)、動態(tài)平衡問題仍然是今后高考的命題重點。考點2力的合成與分解（含實驗）2021年廣東卷；2022年浙江卷、廣東卷、遼寧卷；2023年全國乙卷等共點力的平衡2020年山東卷；2021年浙江卷、湖南卷；2022年浙江卷、河北卷；2023年浙江卷等考點01重力、彈力（含實驗）、摩擦力、牛頓第三定律、受力分析1．(2023·山東卷·2)餐廳暖盤車的儲盤裝置示意圖如圖所示，三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上，下端連接托盤。托盤上疊放若干相同的盤子，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補平。已知單個盤子的質量為300g，相鄰兩盤間距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。彈簧始終在彈性限度內，每根彈簧的勁度系數為()A．10N/m B．100N/mC．200N/m D．300N/m【答案】B【解析】由題知，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的盤子正好升高補平，則說明一個盤子的重力可以使三根彈簧發(fā)生形變的形變量恰好等于相鄰兩盤間距，則有mg＝3kx，解得k＝100N/m，故選B。2．(2020·北京理綜卷·11)某同學利用如圖1甲所示裝置研究摩擦力的變化情況．實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上．水平向左拉木板，傳感器記錄的F－t圖像如圖乙所示．下列說法正確的是()圖1A．實驗中必須讓木板保持勻速運動B．圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線C．最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10∶7D．只用圖乙中數據可得出物塊與木板間的動摩擦因數【答案】C【解析】實驗中讓物塊處于平衡狀態(tài)即可，沒有必要讓木板保持勻速運動，故A錯誤；由于物塊處于平衡狀態(tài)，故其水平方向上受的拉力(傳感器的示數)等于摩擦力，但摩擦力的方向與拉力的方向相反，所以摩擦力隨時間變化的圖線應和題圖乙中圖線關于橫軸對稱，故B錯誤；由題圖乙知，最大靜摩擦力約為10N，滑動摩擦力約為7N，二者之比約為10∶7，故C正確；由于不知道物塊的質量，無法求出物塊對木板的正壓力，因此只用題圖乙中數據無法求出物塊與木板間的動摩擦因數，故D錯誤．3．(2024·黑吉遼高考)利用硯臺將墨條磨成墨汁，墨條速度方向水平向左時，（）A.硯臺對墨條的摩擦力方向水平向左B.桌面對硯臺的摩擦力方向水平向左C.桌面和墨條對硯臺的摩擦力是一對平衡力D.桌面對硯臺的支持力與墨條對硯臺的壓力是一對平衡力【答案】C【解析】當墨條速度方向水平向左時，墨條相對于硯臺向左運動，故硯臺對墨條的摩擦力方向水平向右，故A錯誤；根據牛頓第三定律，墨條對硯臺的摩擦力方向水平向左，由于硯臺處于靜止狀態(tài)，故桌面對硯臺的摩擦力方向水平向右，故B錯誤；由于硯臺處于靜止狀態(tài)，水平方向桌面和墨條對硯臺的摩擦力是一對平衡力，故C正確；桌面對硯臺的支持力大小等于硯臺的重力加上墨條對其的壓力，故桌面對硯臺的支持力大于墨條對硯臺的壓力，故D錯誤。4．（2024·廣西高考真題·）工人卸貨時常利用斜面將重物從高處滑下。如圖，三個完全相同的貨箱正沿著表面均勻的長直木板下滑，貨箱各表面材質和粗糙程度均相同。若1、2、3號貨箱與直木板間摩擦力的大小分別為、和，則（）A. B.C. D.【答案】D【解析】根據滑動摩擦力的公式，可知滑動摩擦力的大小與接觸面積無關，只與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關，由題可知三個貨箱各表面材質和祖糙程度均相同，壓力大小也相同，故摩擦力相同，即，D正確。5．（2022·浙江卷·4）如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時間桶會翻轉一次，決定桶能否翻轉的主要因素是（）

A.水桶自身重力的大小B.水管每秒出水量的大小C.水流對桶撞擊力的大小D.水桶與水整體的重心高低【答案】D【解析】水管口持續(xù)有水流出而過一段時間桶會翻轉一次，說明主要原因是裝的水到一定量之后，導致水桶與水整體的重心往上移動，豎直向下的重力作用線偏離中心轉軸，導致水桶不能穩(wěn)定平衡，發(fā)生翻轉，故選D。6.（2022·湖南高考真題·11）小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設計了如圖(a)所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質量．主要實驗步驟如下：(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數據如下表：序號12345硬幣數量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據表中數據在圖(b)上描點，繪制圖線；(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數如圖(c)所示，此時橡皮筋的長度為________cm；(5)由上述數據計算得冰墩墩玩具的質量為________g(計算結果保留3位有效數字)．【答案】(3)見解析圖(4)15.35(5)128【詳析】(3)根據表格數據描點連線如圖(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數l＝15.35cm；(5)設橡皮筋的勁度系數為k，原長為l0，則n1mg＝k(l1－l0)，n2mg＝k(l2－l0)則橡皮筋的勁度系數為k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)從作出的l－n圖線讀取數據則可得k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)＝eq\f(10,3)mg(N/cm)，l0＝eq\f(n2l1－n1l2,n2－n1)＝9.00cm設冰墩墩的質量為m1，則有m1g＝k(l－l0)可得m1＝eq\f(10,3)×6.05×(15.35－9.00)g≈128g.7.（2021·廣東高考真題·11）某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數，緩沖裝置如圖1所示，固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機玻璃管底端．實驗過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個質量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內徑)逐個從管口滑進，每滑進一個鋼球，待彈簧靜止，記錄管內鋼球的個數n和彈簧上端對應的刻度尺示數Ln，數據如表所示．實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內．采用逐差法計算彈簧壓縮量，進而計算其勁度系數．圖1n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1,2,3)計算彈簧的壓縮量：ΔL1＝6.03cm，ΔL2＝6.08cm，ΔL3＝________cm，壓縮量的平均值eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝________cm；(2)上述eq\x\to(ΔL)是管中增加________個鋼球時產生的彈簧平均壓縮量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，該彈簧的勁度系數為________N/m(結果保留3位有效數字)．【答案】(1)6.046.05(2)3(3)48.6【解析】(1)ΔL3＝L6－L3＝(18.09－12.05)cm＝6.04cm壓縮量的平均值為eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝eq\f(6.03＋6.08＋6.04,3)cm＝6.05cm(2)因三個ΔL是相差3個鋼球的壓縮量之差，則所求平均值為管中增加3個鋼球時產生的彈簧平均壓縮量；(3)根據鋼球的平衡條件有3mgsinθ＝k·eq\x\to(ΔL)，解得k＝eq\f(3mgsinθ,\x\to(ΔL))＝eq\f(3×0.2×9.80×sin30°,6.05×10－2)N/m≈48.6N/m.考點02力的合成與分解1.（2021·廣東高考真題·3）唐代《耒耜經》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α和β，α<β，如圖1所示，忽略耕索質量，耕地過程中，下列說法正確的是()圖1A．耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B．耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C．曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D．直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力【答案】B【解析】將拉力F正交分解如圖所示則在x方向可得出Fx曲＝FsinαFx直＝Fsinβ在y方向可得出Fy曲＝FcosαFy直＝Fcosβ由題知α<β，則sinα<sinβcosα>cosβ則可得到Fx曲<Fx直Fy曲>Fy直A錯誤，B正確；耕索對犁的拉力與犁對耕索的拉力是一對相互作用力，它們大小相等，方向相反，與加速還是勻速前進無關，C、D錯誤．2.(2022·廣東高考卷·1)圖是可用來制作豆腐的石磨．木柄AB靜止時，連接AB的輕繩處于繃緊狀態(tài)．O點是三根輕繩的結點，F(xiàn)、F1和F2分別表示三根繩的拉力大小，F(xiàn)1＝F2且∠AOB＝60°.下列關系式正確的是()A．F＝F1 B．F＝2F1C．F＝3F1 D．F＝eq\r(3)F1【答案】D【解析】以O點為研究對象，受力分析如圖所示，由幾何關系可知θ＝30°，在豎直方向上，由平衡條件可得F1cos30°＋F2cos30°＝F，又F1＝F2，可得F＝eq\r(3)F1，故D正確，A、B、C錯誤．3.（2022·遼寧高考卷·4）如圖所示，蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上，并處于靜止狀態(tài)．蛛絲OM、ON與豎直方向夾角分別為α、β(α>β)．用F1、F2分別表示OM、ON的拉力，則()A．F1的豎直分力大于F2的豎直分力B．F1的豎直分力等于F2的豎直分力C．F1的水平分力大于F2的水平分力D．F1的水平分力等于F2的水平分力【答案】D【詳析】對結點O受力分析可得，水平方向有F1sinα＝F2sinβ，即F1的水平分力等于F2的水平分力，選項C錯誤，D正確；對結點O受力分析可得，豎直方向有F1cosα＋F2cosβ＝mg，聯(lián)立解得F1＝eq\f(mgsinβ,sin（α＋β）)，F(xiàn)2＝eq\f(mgsinα,sin（α＋β）)，則F1的豎直分量F1x＝eq\f(mgsinβcosα,sin（α＋β）)，F(xiàn)2的豎直分量F2x＝eq\f(mgsinαcosβ,sin（α＋β）)，因sinαcosβ－cosαsinβ＝sin(α－β)>0，可知F2x>F1x，選項A、B錯誤．4．（2023·全國乙卷·22）在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力F1和F2的大小，并________。(填正確答案標號)A．用刻度尺量出橡皮條的長度B．用刻度尺量出兩細線的長度C．用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置D．用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到________，由測力計的示數得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(4)選擇合適標度，由步驟(2)的結果在白紙上根據力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。(5)比較F′和F的________，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。【答案】(2)CD(3)相同位置(5)大小和方向【詳析】(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力F1和F2的大小，還需要用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向，故選C、D。(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到相同位置，由測力計的示數得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(5)比較F′和F的大小和方向，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。5．（2022·浙江高考真題·17）(1)①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗裝置如圖甲所示，長木板水平放置，細繩與長木板平行．圖乙是打出紙帶的一部分，以計數點O為位移測量起點和計時起點，則打計數點B時小車位移大小為________cm.由圖丙中小車運動的數據點，求得加速度為________m/s2(保留兩位有效數字)．②利用圖甲裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗，需調整的是________．A．換成質量更小的車B．調整長木板的傾斜程度C．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼D．改變連接小車的細繩與長木板的夾角(2)“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖丁所示，在該實驗中，①下列說法正確的是________；A．拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數應相同B．在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點C．測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦D．測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要________(選填“2”、“3”或“4”)次把橡皮條結點拉到O.【答案】(1)①6.20(6.15～6.25均可)1.9(1.7～2.1均可)②BC(2)①D②3【詳析】(1)①由題圖乙可得打計數點B時小車位移大小為6.20cm，考慮到偶然誤差，在6.15～6.25cm的范圍內均可；由題圖丙中小車運動的數據點，有a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(1.05－0.30,0.4)m/s2＝1.9m/s2考慮到偶然誤差，在1.7～2.1m/s2的范圍內均可．②利用題圖甲裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，需要將鉤碼更換成砝碼盤和砝碼，應滿足小車的質量遠遠大于砝碼和砝碼盤的總質量，所以不需要換質量更小的車，故A錯誤，C正確；利用題圖甲裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，需要利用小車斜向下的分力以平衡摩擦阻力，所以需要將長木板安裝打點計時器一端較安裝滑輪一端適當的高一些，故B正確；實驗過程中，需讓連接砝碼盤和小車的細繩跟長木板始終保持平行，故D錯誤．(2)①在不超出彈簧秤的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當大些，不必使兩只彈簧秤的示數相同，故A錯誤；在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的一個點就可以了，故B錯誤；實驗中彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦不影響實驗結果，故C錯誤；為了減小實驗誤差，拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板，故D正確．②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗，用手拉住一條細繩，用彈簧秤拉住另一條細繩，互成角度的拉橡皮條，使其結點達到某一點O，記下位置O和彈簧秤示數F1和兩個拉力的方向；交換彈簧秤和手所拉細繩的位置，再次將結點拉至O點，使兩力的方向與原來兩力方向相同，并記下此時彈簧秤的示數F2；再僅用一個彈簧秤將結點拉至O點，并記下此時彈簧秤的示數F的大小及方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要3次把橡皮條結點拉到O.考點03共點力的平衡1．（2022·河北高考真題·7）如圖，用兩根等長的細繩將一勻質圓柱體懸掛在豎直木板的P點，將木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉動直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉動過程中()A．圓柱體對木板的壓力逐漸增大B．圓柱體對木板的壓力先增大后減小C．兩根細繩上的拉力均先增大后減小D．兩根細繩對圓柱體拉力的合力保持不變【答案】B【詳析】設兩繩子對圓柱體拉力的合力大小為FT，木板對圓柱體的支持力大小為FN，繩子與木板間的夾角不變，α也不變，從右向左看如圖所示，在矢量三角形中，根據正弦定理有eq\f(sinα,mg)＝eq\f(sinβ,FN)＝eq\f(sinγ,FT)，在木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉動直至水平過程中，α不變，γ從90°逐漸減小到0，又γ＋β＋α＝180°，且α<90°，可知90°<γ＋β<180°，則0<β<180°可知β從銳角逐漸增大到鈍角，根據eq\f(sinα,mg)＝eq\f(sinβ,FN)＝eq\f(sinγ,FT)，由于sinγ不斷減小，可知FT逐漸減小，sinβ先增大后減小，可知FN先增大后減小，結合牛頓第三定律可知，圓柱體對木板的壓力先增大后減小，設兩繩子之間的夾角為2θ，繩子拉力大小為FT′，則2FT′cosθ＝FT，可得FT′＝eq\f(FT,2cosθ)，θ不變，F(xiàn)T逐漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，A、C、D錯誤．2．（2022·浙江高考真題·10）如圖所示，一輕質曬衣架靜置于水平地面上，水平橫桿與四根相同的斜桿垂直，兩斜桿夾角θ＝60°.一重為G的物體懸掛在橫桿中點，則每根斜桿受到地面的()A．作用力為eq\f(\r(3),3)G B．作用力為eq\f(\r(3),6)GC．摩擦力為eq\f(\r(3),4)G D．摩擦力為eq\f(\r(3),8)G【答案】B【詳析】設斜桿的彈力大小為F，以水平橫桿和物體為整體，在豎直方向上根據受力平衡可得4Fcos30°＝G，解得F＝eq\f(\r(3),6)G，以其中一斜桿為研究對象，其受力如圖所示，可知每根斜桿受到地面的作用力應與F平衡，即大小為eq\f(\r(3),6)G，每根斜桿受到地面的摩擦力大小為Ff＝Fsin30°＝eq\f(\r(3),12)G，B正確，A、C、D錯誤．3．（2023·浙江高考真題·6）如圖所示，水平面上固定兩排平行的半圓柱體，重為G的光滑圓柱體靜置其上，a、b為相切點，∠aOb＝90°，半徑Ob與重力的夾角為37°。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則圓柱體受到的支持力Fa、Fb大小為()A．Fa＝0.6G，F(xiàn)b＝0.4GB．Fa＝0.4G，F(xiàn)b＝0.6GC．Fa＝0.8G，F(xiàn)b＝0.6GD．Fa＝0.6G，F(xiàn)b＝0.8G【答案】D【詳析】對光滑圓柱體受力分析如圖，由題意有Fa＝Gsin37°＝0.6G，F(xiàn)b＝Gcos37°＝0.8G，故選D。4．（2020·山東高考真題·8）如圖所示，一輕質光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行．A與B間、B與木板間的動摩擦因數均為μ，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．當木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為()A.13B.14【答案】C【詳析】A、B剛要滑動時受力平衡，受力如圖所示．對A：FT＝mgsin45°＋μmgcos45°對B：2mgsin45°＝FT＋3μmgcos45°＋μmgcos45°整理得，μ＝155．（2021·湖南高考真題·5）質量為M的凹槽靜止在水平地面上，內壁為半圓柱面，截面如圖1所示，A為半圓的最低點，B為半圓水平直徑的端點．凹槽恰好與豎直墻面接觸，內有一質量為m的小滑塊．用推力F推動小滑塊由A點向B點緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是()圖1A．推力F先增大后減小B．凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C．墻面對凹槽的壓力先增大后減小D．水平地面對凹槽的支持力先減小后增大【答案】C【詳析】對滑塊受力分析，由平衡條件有F＝mgsinθ，F(xiàn)N＝mgcosθ，θ為F與水平方向的夾角，滑塊從A緩慢移動到B點時，θ越來越大，則推力F越來越大，支持力FN越來越小，所以A、B錯誤；對凹槽與滑塊整體受力分析，墻面對凹槽的壓力為FN′＝Fcosθ＝mgsinθcosθ＝eq\f(1,2)mgsin2θ，則θ越來越大時，墻面對凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；水平地面對凹槽的支持力為FN地＝(M＋m)g－Fsinθ＝(M＋m)g－mgsin2θ則θ越來越大時，水平地面對凹槽的支持力越來越小，所以D錯誤．6．（2021·浙江高考真題·2）如圖所示，學校門口水平地面上有一質量為m的石墩，石墩與水平地面間的動摩擦因數為，工作人員用輕繩按圖示方式勻速移動石墩時，兩平行輕繩與水平面間的夾角均為，則下列說法正確的是（）

A.輕繩的合拉力大小為B.輕繩的合拉力大小為C.減小夾角，輕繩的合拉力一定減小D.輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力也最小【答案】B【解析】對石墩受力分析，由平衡條件可知，，聯(lián)立解得，故A錯誤，B正確；拉力的大小為，其中，可知當時，拉力有最小值，即減小夾角，輕繩的合拉力不一定減小，故C錯誤；摩擦力大小為，可知增大夾角，摩擦力一直減小，當趨近于90°時，摩擦力最小，故輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力不是最小，故D錯誤。專題02力學考點五年考情（2020-2024）命題趨勢考點1重力、彈力（含實驗）、摩擦力、牛頓第三定律、受力分析2020年北京卷；2021年廣東卷；2022年浙江卷、湖南卷；2023年山東卷；2024年黑吉遼卷、廣東卷等本章知識方面的考查主要在受力分析、牛頓第三定律、力的合成與分解、共點力的平衡問題分析等，能力的考查主在物理方法（整體與隔離法、假設法、正交分解法、等效替代法等）的運用能力、空間想象力和建模能力等，實驗的考查要在探究彈簧彈力與形變量的關系和探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律兩個實驗。對于重力、彈力和摩擦力，單獨考較少，主要是以模型或情境為載體綜合其他知識點考查：對干力的合成與分解，主要考查其在分析受力時的應用；對于頓第三定律和共點力的平衡，常以生產生活、現(xiàn)代科技、體育運動傳統(tǒng)文化等為情境設題，比如石橋、“中國天眼”射電遠鏡的維護、冰上接力比賽、曲轅型與直轅型等素材，結合的模型有單物體模型和多物體模型，比如繩或彈簧的連接體模斜面+板塊模型等。其中共點力的平衡是高考的熱點與重點，且靜態(tài)、動態(tài)平衡問題仍然是今后高考的命題重點?？键c2力的合成與分解（含實驗）2021年廣東卷；2022年浙江卷、廣東卷、遼寧卷；2023年全國乙卷等共點力的平衡2020年山東卷；2021年浙江卷、湖南卷；2022年浙江卷、河北卷；2023年浙江卷等考點01重力、彈力（含實驗）、摩擦力、牛頓第三定律、受力分析1．(2023·山東卷·2)餐廳暖盤車的儲盤裝置示意圖如圖所示，三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上，下端連接托盤。托盤上疊放若干相同的盤子，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補平。已知單個盤子的質量為300g，相鄰兩盤間距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。彈簧始終在彈性限度內，每根彈簧的勁度系數為()A．10N/m B．100N/mC．200N/m D．300N/m【答案】B【解析】由題知，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的盤子正好升高補平，則說明一個盤子的重力可以使三根彈簧發(fā)生形變的形變量恰好等于相鄰兩盤間距，則有mg＝3kx，解得k＝100N/m，故選B。2．(2020·北京理綜卷·11)某同學利用如圖1甲所示裝置研究摩擦力的變化情況．實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上．水平向左拉木板，傳感器記錄的F－t圖像如圖乙所示．下列說法正確的是()圖1A．實驗中必須讓木板保持勻速運動B．圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線C．最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10∶7D．只用圖乙中數據可得出物塊與木板間的動摩擦因數【答案】C【解析】實驗中讓物塊處于平衡狀態(tài)即可，沒有必要讓木板保持勻速運動，故A錯誤；由于物塊處于平衡狀態(tài)，故其水平方向上受的拉力(傳感器的示數)等于摩擦力，但摩擦力的方向與拉力的方向相反，所以摩擦力隨時間變化的圖線應和題圖乙中圖線關于橫軸對稱，故B錯誤；由題圖乙知，最大靜摩擦力約為10N，滑動摩擦力約為7N，二者之比約為10∶7，故C正確；由于不知道物塊的質量，無法求出物塊對木板的正壓力，因此只用題圖乙中數據無法求出物塊與木板間的動摩擦因數，故D錯誤．3．(2024·黑吉遼高考)利用硯臺將墨條磨成墨汁，墨條速度方向水平向左時，（）A.硯臺對墨條的摩擦力方向水平向左B.桌面對硯臺的摩擦力方向水平向左C.桌面和墨條對硯臺的摩擦力是一對平衡力D.桌面對硯臺的支持力與墨條對硯臺的壓力是一對平衡力【答案】C【解析】當墨條速度方向水平向左時，墨條相對于硯臺向左運動，故硯臺對墨條的摩擦力方向水平向右，故A錯誤；根據牛頓第三定律，墨條對硯臺的摩擦力方向水平向左，由于硯臺處于靜止狀態(tài)，故桌面對硯臺的摩擦力方向水平向右，故B錯誤；由于硯臺處于靜止狀態(tài)，水平方向桌面和墨條對硯臺的摩擦力是一對平衡力，故C正確；桌面對硯臺的支持力大小等于硯臺的重力加上墨條對其的壓力，故桌面對硯臺的支持力大于墨條對硯臺的壓力，故D錯誤。4．（2024·廣西高考真題·）工人卸貨時常利用斜面將重物從高處滑下。如圖，三個完全相同的貨箱正沿著表面均勻的長直木板下滑，貨箱各表面材質和粗糙程度均相同。若1、2、3號貨箱與直木板間摩擦力的大小分別為、和，則（）A. B.C. D.【答案】D【解析】根據滑動摩擦力的公式，可知滑動摩擦力的大小與接觸面積無關，只與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關，由題可知三個貨箱各表面材質和祖糙程度均相同，壓力大小也相同，故摩擦力相同，即，D正確。5．（2022·浙江卷·4）如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時間桶會翻轉一次，決定桶能否翻轉的主要因素是（）

A.水桶自身重力的大小B.水管每秒出水量的大小C.水流對桶撞擊力的大小D.水桶與水整體的重心高低【答案】D【解析】水管口持續(xù)有水流出而過一段時間桶會翻轉一次，說明主要原因是裝的水到一定量之后，導致水桶與水整體的重心往上移動，豎直向下的重力作用線偏離中心轉軸，導致水桶不能穩(wěn)定平衡，發(fā)生翻轉，故選D。6.（2022·湖南高考真題·11）小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設計了如圖(a)所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質量．主要實驗步驟如下：(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數據如下表：序號12345硬幣數量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據表中數據在圖(b)上描點，繪制圖線；(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數如圖(c)所示，此時橡皮筋的長度為________cm；(5)由上述數據計算得冰墩墩玩具的質量為________g(計算結果保留3位有效數字)．【答案】(3)見解析圖(4)15.35(5)128【詳析】(3)根據表格數據描點連線如圖(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數l＝15.35cm；(5)設橡皮筋的勁度系數為k，原長為l0，則n1mg＝k(l1－l0)，n2mg＝k(l2－l0)則橡皮筋的勁度系數為k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)從作出的l－n圖線讀取數據則可得k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)＝eq\f(10,3)mg(N/cm)，l0＝eq\f(n2l1－n1l2,n2－n1)＝9.00cm設冰墩墩的質量為m1，則有m1g＝k(l－l0)可得m1＝eq\f(10,3)×6.05×(15.35－9.00)g≈128g.7.（2021·廣東高考真題·11）某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數，緩沖裝置如圖1所示，固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機玻璃管底端．實驗過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個質量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內徑)逐個從管口滑進，每滑進一個鋼球，待彈簧靜止，記錄管內鋼球的個數n和彈簧上端對應的刻度尺示數Ln，數據如表所示．實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內．采用逐差法計算彈簧壓縮量，進而計算其勁度系數．圖1n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1,2,3)計算彈簧的壓縮量：ΔL1＝6.03cm，ΔL2＝6.08cm，ΔL3＝________cm，壓縮量的平均值eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝________cm；(2)上述eq\x\to(ΔL)是管中增加________個鋼球時產生的彈簧平均壓縮量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，該彈簧的勁度系數為________N/m(結果保留3位有效數字)．【答案】(1)6.046.05(2)3(3)48.6【解析】(1)ΔL3＝L6－L3＝(18.09－12.05)cm＝6.04cm壓縮量的平均值為eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝eq\f(6.03＋6.08＋6.04,3)cm＝6.05cm(2)因三個ΔL是相差3個鋼球的壓縮量之差，則所求平均值為管中增加3個鋼球時產生的彈簧平均壓縮量；(3)根據鋼球的平衡條件有3mgsinθ＝k·eq\x\to(ΔL)，解得k＝eq\f(3mgsinθ,\x\to(ΔL))＝eq\f(3×0.2×9.80×sin30°,6.05×10－2)N/m≈48.6N/m.考點02力的合成與分解1.（2021·廣東高考真題·3）唐代《耒耜經》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α和β，α<β，如圖1所示，忽略耕索質量，耕地過程中，下列說法正確的是()圖1A．耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B．耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C．曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D．直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力【答案】B【解析】將拉力F正交分解如圖所示則在x方向可得出Fx曲＝FsinαFx直＝Fsinβ在y方向可得出Fy曲＝FcosαFy直＝Fcosβ由題知α<β，則sinα<sinβcosα>cosβ則可得到Fx曲<Fx直Fy曲>Fy直A錯誤，B正確；耕索對犁的拉力與犁對耕索的拉力是一對相互作用力，它們大小相等，方向相反，與加速還是勻速前進無關，C、D錯誤．2.(2022·廣東高考卷·1)圖是可用來制作豆腐的石磨．木柄AB靜止時，連接AB的輕繩處于繃緊狀態(tài)．O點是三根輕繩的結點，F(xiàn)、F1和F2分別表示三根繩的拉力大小，F(xiàn)1＝F2且∠AOB＝60°.下列關系式正確的是()A．F＝F1 B．F＝2F1C．F＝3F1 D．F＝eq\r(3)F1【答案】D【解析】以O點為研究對象，受力分析如圖所示，由幾何關系可知θ＝30°，在豎直方向上，由平衡條件可得F1cos30°＋F2cos30°＝F，又F1＝F2，可得F＝eq\r(3)F1，故D正確，A、B、C錯誤．3.（2022·遼寧高考卷·4）如圖所示，蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上，并處于靜止狀態(tài)．蛛絲OM、ON與豎直方向夾角分別為α、β(α>β)．用F1、F2分別表示OM、ON的拉力，則()A．F1的豎直分力大于F2的豎直分力B．F1的豎直分力等于F2的豎直分力C．F1的水平分力大于F2的水平分力D．F1的水平分力等于F2的水平分力【答案】D【詳析】對結點O受力分析可得，水平方向有F1sinα＝F2sinβ，即F1的水平分力等于F2的水平分力，選項C錯誤，D正確；對結點O受力分析可得，豎直方向有F1cosα＋F2cosβ＝mg，聯(lián)立解得F1＝eq\f(mgsinβ,sin（α＋β）)，F(xiàn)2＝eq\f(mgsinα,sin（α＋β）)，則F1的豎直分量F1x＝eq\f(mgsinβcosα,sin（α＋β）)，F(xiàn)2的豎直分量F2x＝eq\f(mgsinαcosβ,sin（α＋β）)，因sinαcosβ－cosαsinβ＝sin(α－β)>0，可知F2x>F1x，選項A、B錯誤．4．（2023·全國乙卷·22）在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力F1和F2的大小，并________。(填正確答案標號)A．用刻度尺量出橡皮條的長度B．用刻度尺量出兩細線的長度C．用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置D．用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到________，由測力計的示數得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(4)選擇合適標度，由步驟(2)的結果在白紙上根據力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。(5)比較F′和F的________，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則?！敬鸢浮?2)CD(3)相同位置(5)大小和方向【詳析】(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力F1和F2的大小，還需要用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向，故選C、D。(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到相同位置，由測力計的示數得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(5)比較F′和F的大小和方向，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。5．（2022·浙江高考真題·17）(1)①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗裝置如圖甲所示，長木板水平放置，細繩與長木板平行．圖乙是打出紙帶的一部分，以計數點O為位移測量起點和計時起點，則打計數點B時小車位移大小為________cm.由圖丙中小車運動的數據點，求得加速度為________m/s2(保留兩位有效數字)．②利用圖甲裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗，需調整的是________．A．換成質量更小的車B．調整長木板的傾斜程度C．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼D．改變連接小車的細繩與長木板的夾角(2)“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖丁所示，在該實驗中，①下列說法正確的是________；A．拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數應相同B．在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點C．測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦D．測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要________(選填“2”、“3”或“4”)次把橡皮條結點拉到O.【答案】(1)①6.20(6.15～6.25均可)1.9(1.7～2.1均可)②BC(2)①D②3【詳析】(1)①由題圖乙可得打計數點B時小車位移大小為6.20cm，考慮到偶然誤差，在6.15～6.25cm的范圍內均可；由題圖丙中小車運動的數據點，有a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(1.05－0.30,0.4)m/s2＝1.9m/s2考慮到偶然誤差，在1.7～2.1m/s2的范圍內均可．②利用題圖甲裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，需要將鉤碼更換成砝碼盤和砝碼，應滿足小車的質量遠遠大于砝碼和砝碼盤的總質量，所以不需要換質量更小的車，故A錯誤，C正確；利用題圖甲裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，需要利用小車斜向下的分力以平衡摩擦阻力，所以需要將長木板安裝打點計時器一端較安裝滑輪一端適當的高一些，故B正確；實驗過程中，需讓連接砝碼盤和小車的細繩跟長木板始終保持平行，故D錯誤．(2)①在不超出彈簧秤的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當大些，不必使兩只彈簧秤的示數相同，故A錯誤；在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的一個點就可以了，故B錯誤；實驗中彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦不影響實驗結果，故C錯誤；為了減小實驗誤差，拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板，故D正確．②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗，用手拉住一條細繩，用彈簧秤拉住另一條細繩，互成角度的拉橡皮條，使其結點達到某一點O，記下位置O和彈簧秤示數F1和兩個拉力的方向；交換彈簧秤和手所拉細繩的位置，再次將結點拉至O點，使兩力的方向與原來兩力方向相同，并記下此時彈簧秤的示數F2；再僅用一個彈簧秤將結點拉至O點，并記下此時彈簧秤的示數F的大小及方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要3次把橡皮條結點拉到O.考點03共點力的平衡1．（2022·河北高考真題·7）如圖，用兩根等長的細繩將一勻質圓柱體懸掛在豎直木板的P點，將木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉動直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉動過程中()A．圓柱體對木板的壓力逐漸增大B．圓柱體對木板的壓力先增大后減小C．兩根細繩上的拉力均先增大后減小D．兩根細繩對圓柱體拉力的合力保持不變【答案】B【詳析】設兩繩子對圓柱體拉力的合力大小為FT，木板對圓柱體的支持力大小為FN，繩子與木板間的夾角不變，α也不變，從右向左看如圖所示，在矢量三角形中，根據正弦定理有eq\f(sinα,mg)＝eq\f(sinβ,FN)＝eq\f(sinγ,FT)，在木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉動直至水平過程中，α不變，γ從90°逐漸減小到0，又γ＋β＋α＝180°，且α<90°，可知90°<γ＋β<180°，則0<β<180°可知β從銳角逐漸增大到鈍角，根據eq\f(sinα,mg)＝eq\f(sinβ,FN)＝eq\f(sinγ,FT)，由于sinγ不斷減小，可知FT逐漸減小，sinβ先增大后減小，可知FN先增大后減小，結合牛頓第三定律可知，圓柱體對木板的壓力先增大后減小，設兩繩子之間的夾角為2θ