（1）力与物体平衡__2021年高考物理真题模拟试题专项汇编（有解析）

（1）力与物体平衡——2021年高考物理真题模拟试题专项汇编
1.【2021年全国甲卷，14】如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角的θ的大小有关。若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将(
)
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
2.【2021年山东卷，5】从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越.已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍.在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程.悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为(
)
A.9:1
B.9:2
C.36:1
D.72:1
3.【2021年广东卷，3】唐代《耒耜经》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F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为α和β，，如图所示。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
4.【2021年湖南卷，5】质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B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的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是(
)
A.推力F先增大后减小
B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C.墙面对凹槽的压力先增大后减小
D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
5.【2021年浙江卷，4】2021年5月15日，“天问一号”着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层290
s的减速，速度从减为；打开降落伞后，经过90
s速度进一步减为；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器(
)
A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用
B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上
C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用
D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力
6.【2021年西藏拉萨市一模，5】如图，在挪威的两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前往观赏。该景观可简化成如图所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜。设左壁与竖直方向的夹角为，由于长期的风化，将会减小。石头与山崖间的摩擦很小，可以忽略不计。若石头质量一定，减小，石头始终保持静止，下列说法正确的是(
)
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A.山崖左壁对石头的作用力将增大
B.山崖右壁对石头的作用力不变
C.山崖对石头的作用力减小
D.石头受到的合力将增大
7.
【2021年五省百校联考，2】用绝缘轻质细线悬挂一质量为m、电荷量为q的带正电的小球。在空间施加一向右下方与水平方向夹角为30°的匀强电场，当小球保持静止时，细线与竖直方向成θ角，θ=30°，则所加匀强电场的电场强度的值为（
）
A．
B．
C．
D．
8.
【2021年五省百校联考，3】如图所示，A、B、C为三段圆柱体，质量均为m，均可视为质点，通过铰链与两根长为L的轻杆相连，A、B、C位于竖直面内且成正三角形，其中A、C置于光滑水平面上，A、C带电，电荷量均为q，A、C间的库仑力忽略不计，B不带电。起初在水平向右的匀强电场中三个物体均保持静止，现水平电场突然消失，B由静止下落，物体A、C在杆的作用下向两侧滑动，三物体的运动始终在同一竖直平面内。已知重力加速度为g，则物体B由静止至落地的过程中，下列说法正确的是（
）
A．物体A、C带异种电荷，且A带负电，C带正电
B．水平电场的电场强度
C．圆柱A对地面的压力一直大于
D．圆柱B落地的速度大小近似为
9.
【2021年江苏省无锡市调研，2】空调外机放置位置可简化如下图，其重心恰在水平支架连接点正上方，轻杆、对点作用力方向与各自杆共线，。空调外机自重为，则对点的作用力的大小为(
)
A.
B.
C.
D.
10.
【2021年江苏省南京市模拟，2】图为“验证力的平行四边形定则”的实验装置示意图，橡皮条的一端固定在木板上位置，另一端系有轻质小圆环；轻质细绳和一端系在小圆环上（大小可忽略不计），另一端分别系在弹簧测力计的挂钩上，现用弹簧测力计通过细绳拉动小圆环，使橡皮条沿平行木板平面伸长至某一个位置，对于上述验证力的平行四边形定则的这部分实验过程，下列正确的是(
)
A.和绳子之间的张角必须选择那些特殊角度如30°、45°等
B.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差越大越好
C.实验过程中只需记录两个弹簧测力计的示数大小
D.两绳、要适当长些，标记同一细绳方向的两点要远些
11.
【2021年江苏省南京市模拟，8】如图所示，叠放在水平地面上的四个完全相同的排球相互接触，处于静止状态。假设排球的质量均为m，不计排球之间的摩擦力，重力加速度为g。则下列说法中正确的是(
)
A.水平地面对下方三个排球的摩擦力可能为零
B.水平地面对下方三个排球的支持力大小均为
C.水平地面对下方三个排球的支持力大小均为
D.上方排球与下方排球之间的弹力大小都等于
12.
【2021年河南省名校联考，2】人字梯是用于在平面上方空间进行工作的一类登高工具，因其使用时前后的梯杆及地面构成一个等腰三角形，看起来像一个“人”字，因而把它形象地称为人字梯。如图所示，人字梯放在水平地面上，电工师傅站在人字梯上安装电灯，以下说法正确的是(
)
A.电工师傅受到的重力和人字梯对电工师傅的弹力是一对作用力和反作用力
B.电工师傅受到的重力和电工师傅对人字梯的压力是一对平衡力
C.斜撑之间的夹角越大，人字梯对电工师傅的支持力就越大
D.斜撑之间的夹角越大，上的作用力越大
13.
【2021年湖南省武冈市模拟，1】小明同学学习了相互作用力知识后，设计一个简易装置来研究悬挂物的平衡问题，他在一根粗糙的固定水平横杆上套上两个轻环。用一根不可伸长的轻绳穿过书本硬质光滑小孔后系在环上。调整位置使书处于静止状态（如图），现将两环距离变小后书本仍处于静止状态，则(
)
A.细绳对A的拉力变小、杆对A环的支持力变大
B.细绳对B的拉力变小、环对杆的摩擦力变小
C.细绳对A的拉力变大、杆对A环的力不变
D.细绳对B的拉力变大、与B环相连的细绳对书本的拉力变大
14.
【2021年湖南宁乡市联考，9】“挑山工”被称为“行走的脊梁”，某挑山工肩挑重担稳步匀速上山的照片如图所示，已知其身后的竹筐用四根等长且均匀分布的轻绳系于轻质扁担的一端，若扁担处于水平且前后所挂重物质量均不变。下列说法正确的是(
)
A.轻绳越短，每根轻绳的拉力越小
B.轻绳越短，每根轻绳的拉力越大
C.扁担对人的作用力与系在扁担两端轻绳的间距无关
D.扁担对人的作用力随系在扁担两端轻绳间距的减小而减小
15.
【2021年湖南师范大学附属中学模拟，7】如图，斜面体a放置在水平地面上.一根跨过光滑定滑轮的轻绳，左侧平行于斜面且与斜面上的物块b相连，另一端与小球c相连，整个系统处于静止状态，现对c施加一水平力F，使小球缓慢上升一小段距离，整个过程中保持静止状态，则该过程中(
)
A.轻绳的拉力先减小后增大
B.b受到的摩擦力方向可能变化
C.地面对a的摩擦力可能不变
D.地面对a的弹力减小
答案以及解析
1.答案：D
解析：本题考查受力分析及匀变速直线运动。设之间的水平距离为L，则的长度，物块沿光滑斜面下滑的加速度，根据匀变速直线运动的规律，联立各式可得，夹角θ由30°逐渐增大至60°过程中，先增大后减小，故时间先减小后增大，D项正确。
2.答案：B
解析：
3.答案：B
解析：本题考查力的合成与分解、牛顿第三定律等。在水平方向上，A项错误；竖直方向上，B项正确；根据牛顿第三定律可知，耕索对犁的作用力大小始终等于犁对耕索的作用力大小，C、D项错误。
4.答案：C
解析：本题考查整体法、隔离法与动态平衡的综合应用。小滑块缓慢移动，每个时刻都可以近似看成静止状态，每个时刻都可以认为受力平衡。对其受力分析如图1所示，推力，上移过程中，α逐渐减小，F逐渐增大，A项错误；凹槽对滑块的支持力，α逐渐减小，逐渐减小，B项错误；在A点，由于忽略摩擦，滑块和凹槽间没有水平作用力，凹槽没有水平运动的趋势，墙壁对凹槽的作用力为0，在B点，F竖直向上支持小滑块，滑块和凹槽间没有水平作用力，凹槽没有水平运动的趋势，墙壁对凹槽的作用力也为0，在A点到B点的运动过程中，墙壁对凹槽的作用力不为0，故墙面对凹槽的压力先增大后减小，C项正确；对整体进行受力分析，如图2所示，因为，F逐渐增大，α逐渐减小，故逐渐增大，由整体竖直方向受力平衡可知，地面对凹槽的支持力逐渐减小，D项错误。
5.答案：B
解析：本题考查物体的受力分析、牛顿第二定律。打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用及火星的引力作用，A项错误；打开降落伞至分离前做减速运动，其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向上，B项正确；打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力及火星的吸引力作用，C项错误；悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是平衡力，D项错误。
6.答案：A
解析：对石头受力分析如图所示。
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根据平衡可知，，随着减小，根据公式可知都在增大，故A对，B错；根据共点力平衡可知，山崖对石头的作用力始终不变，大小等于石头的重力，所以作用力不变，故C错；由于石头处于静止状态，所以石头受合力一直为零，故D错。
故选：A
7.答案：B
解析：小球保持静止时受到重力、电场力F和细线的拉力T，作出受力分析图如图所示，根据作图法可知，，因此电场场强的值为：，B正确。
8.答案：D
解析：AB.根据平衡条件可知，A带正电，C带负电，对B受力分析可知，杆上的支持力，对C分析可得杆上作用力的水平分力等于电场力，即，可知AB错误；
C.在B落地前的一段时间，A、C做减速运动，轻杆对球有向上作用力，故球A对地面的压力可能小于，故C错误；
D.对整个系统分析，忽略电荷间的作用力有：，解得，故D正确。
9.答案：A
解析：以点为研究对象，受力如图所示
点静止处于平衡状态，由平衡条件得
故A正确，BCD错误。
10.答案：D
解析：
11.答案：B
解析：由于受上方排球斜向下的弹力作用，下方排球有运动的趋势，故水平地面对下方三个排球有摩擦力作用，故A错误；对四个排球组成的整体进行受力分析，整体受重力和地面的支持力而处于平衡状态，所以下方三个排球受到的支持力大小为，每个排球受到的支持力大小为，故B正确，C错误；上方排球受下方每一个排球的弹力的竖直分量均为，则上方排球与下方排球之间的弹力大小大于，选项D错误。
12.答案：D
解析：电工师傅受到的重力和人字梯对电工师傅的弹力均作用在电工师傅上，且等大反向，是一对平衡力，故选项A错误，选项B错误；电工师傅所受支持力始终与重力平衡，大小不变，故选项C错误；斜撑之间的夹角越大，上的作用力越大，故选项D正确.
13.答案：B
解析：转换研究对象受力分析，绳子夹角变小易知B答案正确。
14.答案：BC
解析：由平衡条件可知，轻绳的合力等于重物和竹筐的总重力，轻绳越短，轻绳与竖直方向的夹角越大，由平行四边形定则可知，轻绳的拉力越大，故B对；因扁担前后所挂重物质量均不变，故扁担对人的作用力大小始终等于重物和竹筐的总重力，故与系在扁担两端轻绳的间距无关，故C对。
15.答案：BD
解析：取小球c为研究对象，受到重力、拉力F和绳子拉力作用，设绳子与竖直方向夹角为，根据平衡条件可得水平力：，绳子的拉力，绳子与竖直方向夹角逐渐增大，绳子的拉力逐渐增大，故A错误；在这个过程中绳子张力变大，由于物块b所受斜面体的摩擦力开始时并不知道其方向，如果开始时物块b受到的摩擦力方向沿斜面向上，随着绳子拉力的增大，摩擦力方向可能变为沿斜面向下，所以物块b受到的摩擦力方向可能变化，故B正确；以物块b和斜面体a整体为研究对象，水平方向根据平衡条件可得地面对斜面体a的摩擦力，由于绳子拉力逐渐增大，则地面对斜面体a的摩擦力一定变大；在竖直方向根据平衡条件可得，由于绳子拉力逐渐增大，所以水平地面对斜面体a的弹力减小，故C错误，D正确.