力和平衡-2021年高考高三一模物理试题汇编（解析版）

2021年高考高三一模物理试题汇编

专题03力和平衡

1、（2021•湖南省岳阳市高三一模）在我市雨污分流改造施工中，需把钢材运送到水池底部。如图，工

人甲将钢材放到一定深度时拉住手中的绳保持静止，乙通过拉绳将钢材微调到准确位置。设乙所拉轻绳始

终保持水平，不考虑滑轮的摩擦及大小，在乙缓慢释放手中的绳子，钢材向左移动的过程中（）

A.甲对地面的压力不变

B.甲手中绳子上的拉力不断增大

C.甲受到地面的摩擦力大于乙受到地面的摩擦力

D.乙手中绳子上的拉力不断增大

【答案】C

【解析】

ABD.对物体所连接的绳子节点进行受力分析，设甲绳在节点的作用力与水平夹角为。，物体缓慢移动,

所以该节点合力时时刻刻为零，得出公式

Epcose=F乙

串sin6=zn钢g

乙释放手中的绳子，。变大，cos。变小，弓变小，加钢g不变，根据

F核

'''sin。

可得埼变小；因为工人甲保持静止，在此过程中，绳对工人甲的力的角度。不变。对工人甲受力分析得

埒sina+N=m^g

N为地面对甲的支持力，因为。减小，加甲不变，所以N变大，N与甲对地面的压力是一对反作用力，所

以甲对地面的压力不断增大，故ABD错误；

C.因为

启=/cosa

对工人乙受力分析得

f乙—七二%cos0

因为6大于a，所以

cosa>cos0

衣।>%

故C正确。

故选c。

2、（2021•湖南省岳阳市高三一模）一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,

弹性绳的原长也为80cm。将一重物挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；已知弹性绳的劲

度系数为100N/m,则重物的重力为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（）

A.5NB.10NC.12NI）.24N

【答案】D

【解析】

绳子原长是80cm=0.8m,平衡时弹性绳的总长度为100cm=1.0m,则弹性绳中张力为

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

对节点受力分析，如图所示:

平衡时绳子上的拉力处处相等：

F后尸LF=20N

由平衡条件得：

2F\s\nf）=mg

..BD,、，

sin6=--=0.6

AB

代入数据得：

〃?g=24N

故D正确，ABC错误；

故选：D。

3、（2021•湖北省荆州市高三第一次质检）A、B两物体叠放在水平面上，将一水平力作用在B上，如图

所示，A、B在水平面上作匀速运动，若将此力作用在A上，则可能的情况是（）

A

A.A、B一起做匀速运动

B.A、B一起做加速运动

C.A物体做加速运动，B物体也做加速运动，但A加速度较大

I）.A物体做加速运动，B物体静止

【答案】AD

【解析】

由于A、B在水平面上作匀速运动可知地面对B的滑动摩擦力

f=F

若将此力F作用在A上，若A、B间的最大静摩擦力大于或等于凡止匕时A、B一起做匀速运动；若A、B

间的最大静摩擦力小于下，此时A受到的拉力大于B对A的摩擦力，做加速运动，而B受到A的摩擦力小

于地面所给的滑动摩擦力，处于静止状态或做减速运动。

故选AD。

4、（2021•广东省潮州市高三第一次质检）如图为广泛应用于“双11”智能快递分拣机器人简化图，派

件员在分拣场内将包裹放在机器人的水平托盘上后，机器人可以将不同类别的包裹自动送至不同的位置，

则下列说法正确的是（）

包禀

I机器人

A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹不受摩擦力的作用

B.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹没有惯性

C.包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时，包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力

D.包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时，机器人对包裹的作用力等于包裹的重力

【答案】A

【解析】

A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，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

确；

B.一切物体在任何情况下都有惯性，惯性是物体的一个基本属性，B错误；

C.包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是-对相互作用力，C错误；

D.包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时，机器人对包裹的作用力有竖直方向的支持力和水平方向的摩

擦力，只有竖直方向的支持力与包裹的重力大小相等，因此机器人对包裹的作用力不等于包裹的重力，D

错误。

故选A。

5、（2021•福建省宁德市高三第一次质检）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一

种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力

G、发动机推力片、与速度方向垂直的升力用和与速度方向相反的空气阻力月…下列受力分析示意图可能

正确的是（）

【答案】A

【解析】

由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力6与速度方向相反，升力尸2与速度方向垂直，发动机推力E

的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意。

故选A«

6、（2021•安徽省芜湖市高三第一次质检）如图所示，直角三角形框架竖直放置，两侧细杆光滑，左侧杆

与水平地面成角，细杆上分别穿有两个小球A和B,两个小球A、B用轻质细线相连，当两个小球都静止

时，细线与左侧杆成a角，已知Q45。，a=30。，则小球A与小球8的质量之比为（）

A.y/2：1

B.1：5/2

C.

D.1:73

【答案】C

【解析】

设A球的质量为如，则8球的质量为胆2。根据平衡条件得

对A球沿杆方向有

Tcos30°=A77igsin45°

对8球沿杆方向有

Teos(90°-30°)=/H2gsin45°

联立得

小：网=逝:1

故选C。

7、（2021•安徽省马鞍山市高三一模）如图所示，斜面体静置于粗糙水平地面上，滑块。通过轻绳穿过固

定光滑圆环与小球6相连，绳与斜面平行，人在水平面内做匀速圆周运动。由于阻力影响，8的线速度缓慢

减小，滑块。始终保持静止。则下列说法中正确的是（）

A.绳对小球b的拉力缓慢变大B.斜面体对地面的压力缓慢变大

C.斜面体对滑块。的摩擦力缓慢减小D.斜面体对地面的摩擦力缓慢变大

【答案】B

【解析】

A.对B球受力分析，设连接B球的绳子与竖直方向夹角为。，由牛顿第二定律有

mbgtan3=mh—，r=Lsin®

r

解得

u=JgLtan6sin8

则b的线速度缓慢减小时，连接B球的绳子与竖直方向夹角逐渐减小，设绳子拉力为T,则有

丁一/g

cosG

B球的绳子与竖直方向夹角逐渐减小时，绳子拉力减小，所以A错误；

B.滑块与斜面体看成一个整体，则竖直方向有

Tsina+M@=G^

所以绳子拉力减小，斜面体对地面的压力缓慢变大，则B正确;

D.滑块与斜面体看成一个整体，则水平方向有

Tcosa=f

所以绳子拉力减小，斜面体对地面的摩擦力缓慢变小，则D错误；

C.对。受力分析，由于开始时a的摩擦力方向不知，所以斜面体对滑块a的摩擦力变化不定，可能增大，

也可能减小，则C错误；

故选Bo

8、（2021•安徽省安庆市高三一模）如图所示，两个小球队。质量均为，力用细线相连并悬挂于。点。现

用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力凡使整个装置处于静止状态，且。。与竖直方向夹角为。=45。，已

知弹簧的劲度系数为“，则弹簧形变量不可能为（）

A2mg2mg4&〃吆6mg

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

k2k3kk

【答案】B

【解析】

以小球"整体为研究对象，分析受力，作出尸在几个方向时整体的受力图

根据平衡条件得知：F与Fr的合力与整体重:力2,”总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当下与

绳子。。垂直时，尸有最小值，即图中2位置，尸的最小值为

5n=2mgsin6=y/img

根据胡克定律

解得

故选B。

9、(2021•上海市长宁区高三一模)如图所示，三角形木块A放于斜面上处于静止状态，木块A的上表面

水平。如果将一重物B轻放于木块A的上表面，则木块A()

A.仍处于静止状态

B.沿斜面做匀速直线运动

C.沿斜面做匀加速直线运动

I).受到的合力等于重物3的重力

【答案】A

【解析】

ABC.三角形木块A处于静止状态，设斜面顶角为夕，则有

RmAgcos0>mAgsin0

解得〃2tan。

放上物体B后，仍有

儿（心+/）gcos0>（/nA+〃％）gsin0

说明AB整体受到的静摩擦力等于量力沿斜面向下的分力，故AB都静止，故A正确，BC错误。

D.木块A静止，受到的合力等于零，不等于重物5的重力，故D错误.

故选A«

10、（2021•上海市杨浦区高三一模）已知两个共点力Q、尺的合力F大小为ION,Q的大小为6N,尸2的

方向与合力厂的方向的夹角为。，则。的值可能为（）

A.30°B.45°C.60°D.90°

【答案】A

【解析】

将F分解，如图所示

K的最小值为

小n"sine

A.扑。=30>则

Kmm=Fsin6=5N

此时6可为6N,故A正确;

B.若。=45°，则

6mhi=厂&116=5夜N>6N

此时耳不可能为6N,故B错误；

C.若。=60°，则

6mhi=尸sin8=56N>6N

此时凡不可能为6N,故C错误;

D.若8=90°，山平行四边形定则可知，此时及一定大于厂即10N,故D错误。

故选Ao

11、（2021•上海市杨浦区高三一模）如图，一个物体在水平推力厂的作用下静止在粗糙斜面上，该物体受

到的力的个数是（）

A.2个或3个

B.2个或4个

C,3个或4个

D.4个或5个

【答案】C

【解析】

对物体受力分析，一定有重力，垂直于斜面向上的支持力和水平向右的外力。物体处于静止状态，处于平

衡态。所以物体可能受摩擦力，也可能不受摩擦力，所以物体受到的力的个数可能是3个，可能是4个。

故选C。

12、（2021•上海市徐汇区高三一模）竖直墙上A、B、C三处各有一个水平细钉子，光滑圆环如图悬挂，

圆环与三个钉子均有接触.A、B、C三点中，A在圆环的最高点，C与圆环的圆心等高，则圆环受到钉子

的弹力情况是（）

A.可能只有A处有B.可能只有A、B两处有

C.一定只有B、C两处有D.A、B、C三处一定都有

【答案】A

【解析】

若只有A、B受力，C的作用都是0,A对环的作用竖直向上，B对环的作用力向右上方，它们的合力的方

向不在竖直方向上，故该种情况不成立；同理，只有A、C受力也不成立，故B错误；若只有C、B受力，

A的作用都是0,C对环的作用水平向左，B对环的作用力向右上方，它们的合力的方向可以在竖直方向上，

该种情况可以成立，但是不是移动只有B、C两处有，故C错误.若只有A受力，B、C的作用都是0,A

对环的作用竖直向上，大小等于重力.该情况成了.故A正确；若A、B、C都受力，它们的合力的方向可

以在竖直方向上，该种情况可以成立，但不是一定都要，故D错误.

13、（2021•上海市松江区高三一模）如图所示，斜面上放一物体A恰好能匀速下滑，如果在物体A上再施

加一个力凡使A仍匀速下滑，关于力F的方向，下列说法正确的是（）

v

A.垂直斜面向下B.竖直向下

C.水平向左D.水平向右

【答案】B

【解析】

未加产时，物体匀速下滑，受力平衡，由平衡条件得

mgsin6=/.imgcos6

可得

sin6=jjcosff

A.当施加力F垂直斜面向下时，摩擦力变大为

f-/J(mgcos0+F)>mgsin6

物体不能匀速下滑；故A错误；

B.当施加力尸竖宜向下时，物块受到的滑动摩擦力为

f=/mg+F)cos61

重力和尸沿斜面向下的分力大小为

(mg+/Osin。

则可知

(mg+E)sin6=〃(mg+F)cos6

则物块受力仍然平衡，所以仍匀速下滑，故B正确；

C.当施加力尸水平向左时，沿斜面向上的合力为

"（mgcos6+尸sin。）+Rcos0

沿斜面向下的力为

mgsin0

联立方程，可知

N（mgcos6+Z7sin。）+Feos0>mgsin0

物体受力不再平衡，所以不能匀速下滑，故C错误：

D.当施加力F水平向右时，沿斜面向上的合力为

于=cos。-Esin8)

沿斜面向下的力为

mgsm3+Fcos0

联立方程，可知

以(mgcos。-Esin6)<mgsin6+Z7cos0

物体受力不再平衡，所以不能匀速下滑，故D错误.

故选B。

14、（2021•上海市松江区高三一模）如图轻质支架A、B固定在竖直墙上，C点通过细绳悬挂一重物，则

重物对C点的拉力按效果分解正确的是（）

【答案】B

【解析】

根据题意，C点是静止的，对C点进行受力分析，受到重力，杆A的弹力，方向沿杆向上，杆B的弹力，

沿杆向上，根据平衡条件，C点所受的合力为零，重力的效果就是抵消杆A、B产生的弹力，所以重力就可

以分解为沿杆A向下的力和沿杆B向下的力，所以B正确。

故选B。

15、（2021•上海市浦东新区高三一模）一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力尸始终保持不

变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g。现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需

从气球吊篮中减少的质量为（）

F

A.2(M-—)

g

2F

B.M------

F

C.1M--

g

1).g

【答案】A

【解析】

【分析】

分别对气球匀速上升和匀速下降过程进行受力分析，根据共点力平衡条件列式求解即可。

匀速下降时，受到重力Mg，向上的浮力凡向上的阻力力根据共点力平衡条件有:

Mg=F+f

气球匀速上升时，受到重力向上的浮力凡向下的阻力/，根据共点力平衡条件有:

-/\>n)g+f=F

解得：

F

Am=2M----

8

故A正确，BCD错误。

故选A

【点睛】本题关键对气球受力分析，要注意空气阻力与速度方向相反，然后根据共点力平衡条件列式求解。

16、（2021•上海市闵行区高三一模）如图，悬挂物体甲的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上。点处；轻

绳的一端固定在墙上，另一端跨过光滑的定滑轮后悬挂乙物体。甲、乙质量相等，系统平衡时O点两侧的

绳与竖直方向的夹角分别为a、例若4=65。，则优等于（）

B.50°C.60°D.65°

【答案】B

【解析】

对结点0受力分析如图

由于乃和，咫相等，故两者的合力沿这两个力夹角的角平分线，乂乃和"笈合力和大小相等方向相反,

故乃和mg的夹角为24，故

仇=兀-2a=50

故选B。

17.（2021•上海市嘉定区高三一模）如图，气球在水平风力作用下处于静止状态，气球受到的作用力有（）

A.1个B.2个C.3个D.4个

【答案】D

【解析】

对气球受力分析，气球受到重力、绳子的拉力、风吹气球的力和空气浮力。

故选D。

18、（2021•上海市嘉定区高三一模）如图所示，一物块放在倾斜的木板上，当木板的倾角增大时，物体由

静止变为运动，发现倾角。为30。和37。时，物块所受摩擦力的大小恰好相等，则物块与木板间的动摩擦因

数为（)

【答案】C

【解析】

当木板倾角30。时，物块受到是静摩擦力，其大小等于

=mgsin30°

当木板倾角是37。时，物块受到是滑动摩擦力，其大小等于

f2=/jmgcos37°

由题意可得

mgsin300=pimgcos37°

解得

sin3705

〃=---------

cos3708

19、（2021•江苏省新高考高三适应性考试）如图所示，对称晾挂在光滑等腰三角形衣架上的衣服质量为

衣架顶角为120。，重力加速度为g,则衣架右侧对衣服的作用力大小为（）

A.JMgB.息MgC.也叫D.Mg

【答案】B

【解析】

以衣服为研究对象，受力分析如图所示，山几何关系得尸与竖直方向的夹角成30。，由共点力的平衡条件可

得

▼mg

2Fcos30°=Mg

故选B。

20、（2021•江苏省南通市海门一中高三一调）如图用三根细线尻c将两个小球1和2连接并悬挂，其

中小球1的重力G|=7N,小球2的重力G?=9N,两小球处于静止，已知细线。与竖直方向的夹角为37°,

细线c水平，重力加.速度为g,sin370=0.6,则（）

A.细线a对小球1的拉力为20N

B.细线〃对小球2的拉力为15N

C.细线c对小球2的拉力为10N

I）.剪断绳〃后的瞬间，小