高考物理一轮复习 考点05 重力 弹力 摩擦力（核心考点精讲精练）-备战2024年高考物理一轮复习（新高考专用）（原卷版）

考点05重力弹力摩擦力1.3年真题考点分布题型选择题、实验题高考考点等效中心问题；弹接触面类弹力的分析和计算；轻绳（轻杆）弹力的分析和计算；弹簧形变问题；摩擦力的分析和计算；摩擦力的突变问题新高考2023湖北卷11题、湖南10题2022浙江春招1和4题、浙江卷2题、2021河北卷9题2.命题规律及备考策略【命题规律】近3年新高考卷对于运动的描述考查共计5次，主要考查：1.接触面类弹力的分析和计算；2.摩擦力的分析和计算；3.弹簧类弹力的分析和计算。【备考策略】掌握接触类物体弹力的有无判断；灵活运用力的合成和分解，求解轻绳模型的“活结”、“死结”类问题；通过受力分析，判断轻杆类模型弹力的方向，并利用受力分析求解弹力的大小；理解弹簧的伸长和压缩，并利用力的平衡和胡克定律求解弹簧弹力的大小；掌握静摩擦力的突变原因，为后面学习的板块模型、传送带模型打好基础；理解物体间压力产生的原因，便于求解滑动摩擦力。【命题预测】三大性质力，在2024年出现在浙江春招和夏招的的可能性是比较大的，浙江的考试需要引起重视基础概念的复习。除浙江以外的考生，三大性质力单独出现在高考卷中的概念不大。对于全国考生，三大性质力是为了我们后面力学的学习奠定基础，它们常常以共点力的形式出现在考题中，考察内容和方式多种多样，考生们需要引起重视。

考法1重力1.力（1）定义：力是物体与物体之间的相互作用；（2）单位：牛顿，简称牛，符号为N；（3）力的作用效果：①使物体发生形变；②改变物体的运动状态，即产生加速度；（4）力按命名方式的不同有不同分类①按效果命名：压力、拉力、推力、向心力、动力、阻力、回复力、支持力等；②按性质命名：重力、弹力、摩擦力（5）力的三要素：大小、方向、作用点2.力的图示和力的示意图（1）力的图示：力可以用带箭头的线段表示，线段的长短表示力的大小，线段的指向表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点，线段所在的直线叫力的作用线，这种表示力的方法，叫力的图示.（2）力的示意图：只需画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力.二、重力1.重力（1）产生：由于地球的吸引而使物体受到的力，重力的施力物体是地球。（2）大小：重力G的大小跟物体的质量m成正比，即G=mg,式中的g取9.8m/s²,叫重力加速度.重力的大小可以用弹簧测力计测出，（3）方向：重力总是竖直向下的，和水平面垂直，不一定和接触面垂直，不一定指向地心.（4）作用点：重心①一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫物体的重心；②物体的重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上；质量分布不均匀的物体的重心既与物体的形状有关，又与质量的分布有关；③对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的薄板物体，可采用悬挂法来确定物体的重心，如图所示四种基本相互作用【典例1】（2022·浙江·统考高考真题）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1．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测）如图所示，光滑小球A左边靠着竖直墙壁B，右边靠着桌沿处于静止状态，则关于小球A的受力下列说法正确的是（）

A．墙对A的作用力一定过A的重心B．桌沿C对A的作用力一定过A的重心C．A的重力一定过A的重心D．A球的重心一定在球心2．（2022·上海·二模）一质量分布均匀的物块用两根轻绳吊起处于静止状态，合理的是（

）A．B．C． D．考法2弹力一、弹力弹性形变形变：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫形变；弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状，这种形变叫弹性形变；（3）弹性限度：如果外力使物体在形变过程中超过一定限度，在撤去外力后形变不能完全恢复，这个限度就叫弹性限度弹力弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力；弹力产生的条件：①物体间直接接触；②接触处发生弹性形变（3）五种常见模型中弹力的方向胡克定律内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F与弹簧的形变量成正比；公式：F=kx理解：①k：弹簧的劲度系数，单位：N/m，生活中说的弹簧的软硬，指的是弹簧的劲度系数，弹簧的进度系数只与弹簧本身有关，一般情况下，弹簧不一样，劲度系数不同；②x：弹簧的形变量，包括伸长量和压缩量。二、小结：弹力的分析与计算（1）弹力有无的判断“三法”假设法思路假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变.若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力例证图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力替换法思路用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态.如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力例证图中轻杆AB、AC，用绳替换杆AB，原装置状态不变，说明杆AB对A施加的是拉力；用绳替换杆AC，原状态不能维持，说明杆AC对A施加的是支持力状态法思路由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力例证升降机以a＝g加速下降时物体不受底板的弹力作用（2）弹力方向的判断①根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.②根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.（3）计算弹力大小的三种方法①根据胡克定律进行求解.②根据力的平衡条件进行求解.③根据牛顿第二定律进行求解.【典例2】（2023·湖北·校考模拟预测）如图所示，横截面为四分之一圆、质量为M的柱体B放在粗糙水平地面上，一竖直固定的挡板与柱体最左侧相切，质量为m的小球a恰能静止在挡板和柱体之间，现拿走小球a，将质量为m、但密度比小球a小的小球b贴着挡板轻轻放到柱体B上。小球与挡板、小球与柱体之间无摩擦力。下列说法正确的是（）A．小球b对挡板的压力大于小球a对挡板的压力B．小球b对柱体的压力大于小球a对柱体的压力C．地面对柱体的支持力不变D．柱体受到地面的摩擦力不变【典例3】（2023·全国·模拟预测）水平横梁一端插在墙壁内，另一端装有一小滑轮，轻绳的一端固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重力为的重物，，如图所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为（）A． B． C． D．【典例4】（2023·海南·统考模拟预测）如图所示，在倾角为的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为和，弹簧的劲度系数为，在外力的作用下系统处于静止状态。已知弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为，则（

）A．外力的大小为B．弹簧的形变量为C．若外力的大小为，则A、B相对静止向上加速时，弹簧弹力的大小为D．若外力的大小为，则A、B相对静止向上加速时，物块B的加速度大小为1．（2023·江苏南京·校考模拟预测）如图所示，一高考倒计时牌通过一根轻绳悬挂在定滑轮上。挂上后发现倒计时牌是倾斜的，已知∠AOB=90°，计时牌的重力大小为G。不计一切摩擦，则平衡时绳OB中的张力大小为（）A． B． C． D．G2．（2023·江西上饶·统考一模）筷子是中国人必备的餐具之一，“筷”谐音“快”，寓意“快乐一生”．如图所示，某人用甲、乙两根筷子夹住一个小球，甲倾斜，乙始终竖直。在竖直平面内，甲与竖直方向的夹角为θ，筷子与小球间的摩擦很小，可以忽略不计，小球质量一定，随着θ缓慢增大，小球始终保持静止。下列说法正确的是（

）A．筷子甲对小球的弹力是因为小球发生了形变 B．筷子乙对小球的弹力不变C．两根筷子对小球的弹力都减小 D．两根筷子对小球的合力增大3．（多选）（2023·全国·模拟预测）如图甲所示，一个轻质弹簧下端固定，弹簧正上方有个质量为0.2kg的小球由静止下落，小球一直沿竖直方向运动，小球所受弹力F与其位移x的关系如图乙。弹簧一直处于弹性限度内，重力加速度大小取10m/s2。则下列说法正确的是（）A．弹簧的劲度系数为133.3N/mB．该过程中加速度的最大值为20m/s2C．小球的位移为1.5cm时，速度最大D．小球的位移为2.5cm时，速度最大考法3摩擦力一、静摩擦力与滑动摩擦力项目名称静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件①接触面粗糙②接触处有压力③两物体间有相对运动趋势①接触面粗糙②接触处有压力③两物体间有相对运动大小0<Ff≤Ffm(最大静摩擦力率大于滑动摩擦力)Ff＝μFN方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动二、摩擦力的分析与计算1.静摩擦力的有无和方向的判断方法（1）假设法：利用假设法判断的思维程序如下：（2）状态法：先判断物体的状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向.（3）牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.2.静摩擦力大小的计算（1）物体处于平衡状态(静止或匀速运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小.（2）物体有加速度时，若只有静摩擦力，则Ff＝ma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力.3.滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：（1）μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力.（2）滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关.三、小结：方法归纳（1）分析技巧①在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析.②要注意灵活应用相对运动趋势法、假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向.2.摩擦力的计算①在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力.②滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等.③“Ff＝μFN”中FN并不总是等于物体的重力.【典例5】（2023·全国·二模）某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器，力传感器与一质量为3.5kg的物块用轻绳连接，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板，传感器记录的图像如图乙所示。取重力加速度大小，下列说法正确的是（）A．当长木板相对物块滑动后，必须向左做匀速直线运动B．向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同C．物块受到的滑动摩擦力大小约为10ND．物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2【典例6】（2023·全国·高三专题练习）如图所示，质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2，从t=0时刻开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用，取向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化的图像是下列图中的（g取10m/s2）（）A．B．C． D．【典例7】（多选）（2022·山东·模拟预测）如图所示，以速度v逆时针匀速转动的足够长的传送带与水平面的夹角为θ，现将一个质量为m的小木块轻轻地放在传送带的上端，小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则下列选项中能够正确地描述小木块的速度随时间变化关系的图线是（）A．B．C． D．【典例8】(2023.全国模拟)如图所示，粗糙长木板l的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始时木板处于水平位置．当木板向下转动，θ角逐渐增大的过程中，摩擦力Ff的大小随θ角变化最有可能的是()1．（2023·湖南·模拟预测）图甲是一种榫卯连接构件。相互连接的两部分P、Q如图乙所示。图甲中构件Q固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为，沿P的轴线用大小为F的力才能将P从Q中拉出。若各接触面间的弹力大小均为，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，则的大小为（）A． B． C． D．2．（2023·高三课时练习）如图所示，质量为的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为时，物体处于静止状态。若小车以的加速度向右加速运动（取），则（）A．物体A受到的弹簧拉力不变 B．物体相对小车向左运动C．物体A相对小车向右运动 D．物体A受到的摩擦力增大3．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，把一重为G的物体，用一水平方向的推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙上，从t=0开始物体所受的摩擦力F随t的变化关系是下图中的（）A．B．C． D．【基础过关】1．（2023·山东日照·统考三模）在力学中，物体间的相互作用抽象为力的概念。下列有关力的说法，正确的是（）A．物体的运动状态发生变化，所受合力的大小一定变化B．重心可以看作是物体所受重力的作用点C．桌面上的书本受到向上的支持力，是因为书本发生了形变D．爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，受到的摩擦力方向竖直向下2．（2023·浙江绍兴·统考二模）如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（）A．靠水流的反冲力支撑壶体 B．壶的重心一定在水流的延长线上C．水流越大，壶体会升得越高 D．研究壶体受力时，不能把它当作质点3．（2023·陕西·统考二模）在港珠澳大桥建设中，将数根直径为22米、高为40.5米的空心钢筒打入海底围成人工岛，创造了快速筑岛的世界纪录。一根钢筒的重力为G，由起重机用8根对称分布的、长为22米的钢索将其吊起，处于静止状态。下列说法正确的是（）A．钢筒受到8个力的作用B．每根钢索受到的拉力大小为C．钢筒的重心可能在钢筒上D．若将钢筒加速吊起，则钢筒处于失重状态4．（2023·湖南·模拟预测）2023年春节，为增加节日的喜庆气氛，某街道两旁用如图所示的装置挂上了大红灯笼。、为轻绳，OA与竖直墙壁的夹角为53°，OB为轻弹簧，弹簧的劲度系数为1000N/m，弹簧处于水平方向上，已知灯笼质量为，，重力加速度大小g取，则下列说法正确的是（）A．弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于压缩状态B．弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小为30NC．弹簧的形变量为8cmD．轻绳OA上的弹力大小为50N5．（2023·山东淄博·山东省淄博第一中学校联考二模）如图所示，某同学将一轻质弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为，弹簧与地面平行。改变物块在水平面上的位置，发现物块只能在A、B两点间保持静止，测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为、，物块的质量为m，当地重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则该弹簧的劲度系数为（）A． B．C． D．6．（2023·浙江·模拟预测）如图所示，几根圆木堆放在水平面上，其中圆木P与地面和其他圆木的接触点分别为M、N，下列说法正确的是（）A．圆木P在N处受到的支持力竖直向上B．圆木P在N处受到的支持力垂直于圆木P向上C．圆木P在M处受到的静摩擦力垂直于MN斜向左上方D．圆木P在M处受到的支持力垂直于圆木P向上7．（2023·广东·模拟预测）一些巧妙的工业设计能极大地为人们的生活提供便利。如图是竖直放置的某款可调角度的简便磨刀器，该磨刀器左右两侧对称，通过调整磨刀角度可以使该磨刀器的两侧面与刀片尖端的两侧面紧密贴合，就可以轻松满足家庭日常的各种磨刀需求。关于在使用磨刀器的过程中，下列说法正确的是（）

A．向后轻拉刀具，磨刀器受到的摩擦力向前B．若水平匀速向后拉动刀具，则磨刀器对刀具的作用力竖直向上C．加速后拉刀具，刀具受到的摩擦力小于磨刀器受到的摩擦力D．对同一把刀具在竖直方向上施加相同压力时，磨刀器的夹角越小，越难被拉动8．（2023·湖南·校联考模拟预测）当今物流业相当发达，货车货运功不可没。如图所示，司机为方便卸货，在距水平地面的高度为的车厢底部与地面之间用长度为的木板搭建了一个斜面。若货物恰好能沿木板匀速下滑，则货物与木板间的动摩擦因数为（）A． B． C． D．9．（2023·湖北·模拟预测）一长方形木板放置在水平地面上，在长方形木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板与木板不接触。现有一个方形物块在木板上沿挡板以速度运动，同时方形木板以大小相等的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为和，物块的质量为，则关于物块所受摩擦力说法正确的是（）A．竖直挡板对物块的摩擦力大小0B．竖直挡板对物块的摩擦力大小C．只增大木板向左运动的速度，竖直挡板对物块的摩擦力将变小D．只增大物块沿挡板运动的速度，木板对物块的摩擦力将增大10．（多选）（2023·甘肃甘南·校考二模）如图所示，A、B两球完全相同，质量均为m，两球可视为质点，用三根完全相同的轻弹簧固连着，在水平拉力F下均处于静止状态，k1弹簧位于竖直方向，则有关说法正确的是（）

A．B球必受四个力作用 B．k2、k3弹簧长度一样长C．k3弹簧没有发生形变 D．k2弹簧最长【能力提升】1．（2023·浙江金华·模拟预测）筷子是中华饮食文化的标志之一、如图所示，用筷子夹质量为m的小球处于静止，筷子均在竖直平面内，且筷子甲与竖直方向的夹角为，乙始终竖直。忽略小球与筷子之间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A．筷子对小球的合力大于重力B．筷子甲对小球的弹力是因为小球发生了形变C．减小，乙和甲对小球的弹力都增大D．增加（不超过），甲对小球的弹力先减小后增大2．（2021·浙江舟山·校考模拟预测）如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ>tanθ，则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是（）A．B．C． D．3．（2022·上海杨浦·统考模拟预测）如图所示，水平地面上有重力均为40N的A、B两木块，它们之间夹有被压缩了2.0cm的轻质弹簧，已知弹簧的劲度系数k=400N/m，两木块与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，系统处于静止状态。现用F=10N的水平力推木块B，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F作用后（）A．木块A所受静摩擦力大小为10N B．木块B所受静摩擦力大小为2.0NC．木块B所受静摩擦力为0 D．弹簧的压缩量变为2.5cm4．（2023·湖北·统考三模）如图所示，原长L=40cm的轻质弹簧放置在光滑的直槽内，弹簧的一端固定在槽的O端，另一端连接一小球，该装置可从水平位置开始绕O点缓慢地转到竖直位置，弹簧的形变始终在其弹性限度内。在转动过程中，发现小球离原水平面的高度不断增大，则该装置转到竖直位置时小球离开原水平面的高度不可能为（

）A．10cm B．20cm C．25cm D．30cm5．（2023·全国·模拟预测）如图甲所示，轻质弹簧的下端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，在弹簧的上端从静止开始释放的滑块，滑块的加速度与弹簧压缩量间的关系如图乙所示。重力加速度大小取，弹簧的弹性势能可表示为，为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量，则（）A．斜面的倾角 B．弹簧的劲度系数为C．滑块速度最大时，弹簧的弹性势能为 D．滑块最大的动能为6．（2023·甘肃张掖·甘肃省张掖中学统考三模）如图所示，P是斜面的一点，斜面上P点以下部分粗糙，P点上方部分是光滑的。A、B两滑块（看作质点）紧靠在一起，在沿斜面向上的恒力F作用下，从斜面底部由静止开始上滑。滑过P点前A、B间的弹力为，过P点之后A、B间弹力为，已知两滑块与斜面上P点以下部分的动摩擦因数相同，则下列正确的是（）A． B．C． D．A对B的弹力是A的形变而产生的7．（2023·全国·模拟预测）如图所示，两个可视为质点的小球A、B通过固定在O点的光滑滑轮用轻绳相连，小球A置于光滑半圆柱上，小球B用水平轻绳拉着，水平轻绳另一端系于竖直板上，两球均处于静止状态。已知O点在半圆柱横截面圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角、其长度与半圆柱横截面的半径相等，OB与竖直方向成60°角，则（）A．轻绳对球A的拉力与球A所受弹力的合力大小相等B．轻绳对球A的拉力与半网柱对球A的弹力大小不相等C．轻绳AOB对球A的拉力与对球B的拉力大小之比为：D．球A与球B的质量之比为2：18．（2023·广东清远·校考模拟预测）如图所示，一粗糙木板上端有固定的光滑定滑轮，一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块M，另一端与木板上的物块N相连，系统处于静止状态，木板与竖直方向的夹角为θ。现以定滑轮轮心O为旋转的轴心，缓慢增大木板与竖直方向的夹角，直到木板水平。已知物块M始终