高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020） 考点二 ：受力分析 Word版含答案

高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020）
考点二 ：受力分析
（2020北京卷，11）1.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.实验中必须让木板保持匀速运动
B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7
D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
（2019天津卷，2）2.2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是( )
A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B.为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度
C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下
D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布
（2020新高考Ι卷，8）3.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（ ）
A. B. C. D.
（2020江苏卷，5）4.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量.某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F.若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（ ）
A.F B. C. D.
（2019江苏卷，2）5.如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右．细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为( )
A. B. C.Tsinα D.Tcosα
（2020浙江卷，2）6.如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周有一定空间。当公交车（ ）
A.缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动
B.急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动
C.缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动
D.急转弯时，行李箱b一定相对车子向内侧运动
（2020浙江卷，3）7.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、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
（2020浙江卷，10）8.如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（ ）
A.受到的重力大小为 B.受到的合力大小为
C.对球面的压力大小为 D.对球面的作用力大小为
（2020全国Ⅲ卷，4）9.如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若，则β等于（ ）
A.45° B.55° C.60° D.70°
（2019全国Ⅲ卷，3）10.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面I、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为，则( )
A. B.
C. D.
（2019全国Ⅲ卷，7）11.如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
（2018全国Ⅰ卷，2）12.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定( )
A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功
C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功
（2018全国Ⅱ卷，1）13.明朝谢肇淛《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之，曰:无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力，则( )
A.若F一定，θ大时大 B.若F一定，θ小时大
C.若θ一定，F大时大 D.若θ一定，F小时大
（2018天津卷，7）14.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块， 点为弹簧在原长时物块的位置。物块由点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达点。在从到的过程中，物块( )
A.加速度先减小后增大
B.经过点时的速度最大
C.所受弹簧弹力始终做正功
D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
（2018江苏卷，7）15.如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止，则在此过程中( )
A.水平拉力的大小可能保持不变
B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
（2019全国Ⅰ卷，6）16.如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。时，木板开始受到水平外力的作用，在时撤去外力。细绳对物块的拉力随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度与时间的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取。由题给数据可以得出( )
A．木板的质量为1 kg
B．2 s~4 s内，力F的大小为0.4 N
C．0~2 s内，力F的大小保持不变
D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2
答案以及解析
1.答案：C
解析：AB项，实验中物块静止，摩擦力和棉线拉力二力平衡，所以物块受到的摩擦力大小等于力传感器的示数，不需要让木板保持匀速运动；摩擦力方向与拉力方向相反，所以摩擦力随时间变化的图线应该和乙图中图线关于横轴对称，故AB项错误。
C项，由图像可知最大静摩擦力大小约为10 N，滑动摩擦力大小大约稳定在7 N，所以最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C项正确。
D项，仅通过乙图只能大致得出最大静摩擦力和滑动摩擦力大小，物块重力未知，所以动摩擦因数无法得出，故D项错误。
综上所述，本题正确答案为C。
2.答案：C
解析：A、以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A错误;
B、由图甲可知，当索塔高度降低后，α变大， 变小，故T变大，故B错误
C、由B的分析可知，当钢索对称分布时， ，钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确
D、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要，钢索AC，AB的拉力进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D错误;综上分析：答案为C.
3.答案：C
解析：根据题述，物块刚要滑动，可知之间的摩擦力，B与木板之间的摩擦力。隔离A分析受力，由平衡条件可得轻绳中拉力。对整体，由平衡条件：，联立解得：，选项C正确。
4.答案：C
解析：设列车做匀加速直线运动的加速度为a，可将后面的38节车厢作为一个整体进行分析，设每节车厢的质量均为m，每节车厢所受的摩擦力和空气阻力的合力大小均为f，则有，再将最后面的2节车厢作为一个整体进行分析，设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为，则有，联立解得，C项正确，A、B、D项均错误。
5.答案：C
解析：对气球受力分析，由水平方向平衡条件可得：，故C正确。
6.答案：B
解析：缓慢起动的公交车具有向前的加速度，但加速度较小，若箱子所受的静摩擦力足以提供该加速度，则箱子可以相对公交车静止，A项错；急刹车时，公交车的加速度较大，箱子轮子受到公交车的摩擦力较小，行李箱a一定相对车子向前运动，B项正确；缓慢转弯时，车子具有指向轨迹内侧的较小的加速度，当行李箱所受的静摩擦力足以提供其加速度时，行李箱相对车子静止，C项错；急转弯时，汽车的加速度较大，若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力，则其做离心运动，即相对车子向外侧运动，若行李箱b所受的静摩擦力足以提供所需的向心力，则其相对车子静止，D项错。
7.答案：A
解析：由题给信息可知，升力与速度方向垂直，B、D项错；空气阻力与速度方向相反，C项错，故A项正确。
8.答案：D
解析：工作人员受到的重力大小仍为，A错误。因工作人员在球面上缓慢移动，且有“在月球上行走”的感觉，故其受力平衡，工作人员所受合力为零，B错误；对工作人员受力分析可知，其对球面的作用力大小为，C错误，D正确。
9.答案：B
解析：设甲、乙两物体的质量均为m，对O点进行受力分析，右侧细绳上的拉力大小为，左侧细绳上的拉力大小为点下方的细线上的拉力大小为，系统平衡时对力进行水平和竖直方向的正交分解可得，解得，选项B正确。
10.答案：D
解析：对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，由几何关系容易找出两斜面对圆筒支持力与重力的关系，由牛顿第三定律知斜面对圆筒的支持力与圆筒对斜面的压力大小相同。
11.答案：A
解析：设物块静止时弹簧的形变量为，则有，物块做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得，解得，所以图线是不过原点的倾斜直线，故A正确，B、?C、D错误.
12.答案：A
解析：木箱由静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度的过程中，拉力和摩擦力做功，对整个过程应用动能定理，得，可知木箱获得的动能小于拉力所做的功，与克服摩擦力做功的大小关系不确定，故A正确.
13.答案：BC
解析：木楔两侧面产生的推力合力大小等于F，由力的平行四边形定则可知，，由表达式可知，若F一定，θ越小，越大，A项错误，B项正确;若θ一定，F越大，越大，C项正确，D项错误。
14.答案：AD
解析：物块在从到的运动过程中，弹簧对物块的弹力先大于摩擦力后小于摩擦力，其所受合外力先减小后增大，根据牛顿第二定律，物块的加速度先减小后增大，选项A正确;物块所受弹簧的弹力等于摩擦力时速度最大，此位置一定位于之间，选项B错误;物块所受弹簧的弹力先做正功后做负功，选项C错误;对物块从到的运动过程，由动能定理可知，物块所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功，选项D正确。
15.答案：BD
解析：如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大；

对M受力分析可知，
若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐渐增大；
若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加。
故本题选BD。
16.答案：AB
解析：结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出质量m为1kg，2-4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ，故D错误.