专题03 力和平衡-2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编（解析版）

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 力和平衡 1、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第一次检测）.将某劲度系数为 k 的轻质弹簧一端固定在墙上，另一 端用 100N 的力来拉，弹簧的伸长量为 10cm；若对该弹簧两端同时用 50N 的力反向拉时，弹簧的伸长量为 ΔL。则（　　） A. k=10N/m，ΔL=10cm B. k=100N/m，ΔL=10cm C. k=200N/m，ΔL=5cm D. k=1000N/m，ΔL=5cm 【答案】D 【解析】 弹簧上的弹力为 100N，伸长量 由 F=kx 得 用 50N 力拉时 故选 D。 2、（2020·广东省东莞市光明中学高三下学期第一次月考）如图所示，质量为m 的木块 A 放在水平面上的质 量为 M 的斜面 B 上，现用大小相等方向相反的两个水平推力 F 分别作用在 A，B 上，A，B 均保持静止不 10cm 0.1mx = = 100 N/m 1000N/m0.1 Fk x = = = ' 50 m 0.05m 5cm1000 FL k ∆ = = = =动．则( ) A. A 与 B 之间一定存在摩擦力 B. B 与地面之间一定存在摩擦力 C. B 对 A 的支持力一定等于 mg D. 地面对 B 的支持力大小一定等于(m+M)g 【答案】D 【解析】 A．以 A 为研究对象，受重力 mg、推力 F、支持力 FN，当这三个力的合力为零时，A、B 间没有摩擦力， 所以 A 错误； C．B 对 A 的支持力无法求出，所以 C 错误； B．把 A、B 视为一整体，进行受力分析，水平方向整体受两个推理 F，竖直方向重力（M+m）g，地面对 AB 的支持力，水平方向两推理恰好平衡，故 B 与地面间没有摩擦力，所以 B 错误； D．地面对 B 的支持力等于（m+M）g，故 D 正确； 故选 D. 3、（2020·河北省邯郸市高三下学期空中课堂检测）.如图所示，用三条完全相同的轻质细绳 1、2、3 将 A、B 两个质量分别为 m、3m 的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，轻绳 1 与竖直方向的夹角为 45°，轻绳 3 水平。下列说法正确的是（　　）A. 轻绳 1 的拉力大小为 6mg B. 轻绳 2 的拉力大小为 5mg C. 轻绳 3 的拉力大小为 4mg D. 轻绳 2 与竖直方向的夹角为 53° 【答案】BCD 【解析】 设三条绳上的拉力分别为 ， ， ，把 A、B 两个小球视为整体，受力分析如图甲，由平衡条件可得 解得 隔离球 B，受力分析如图乙 则有 轻绳 2 与竖直方向的夹角为 ，故 BCD 正确。 1TF 2TF 3TF 1T4 cos45mg F °= 2 1T T sin 45F F °= 1 3TT 4 2 , 4F mg F mg= = 2 2 2 T T 2(3 ) 5F mg F mg= + = 3 3cos 5 5 mg mg α = = 53°故选 BCD。 4、（2020·河北省衡水中学高三 3 月质量检测）如图所示，一质量为 m0=4kg、倾角 θ=45°的斜面体 C 放在光 滑水平桌面上，斜面上叠放质量均为 m=1kg 的物块 A 和 B，物块 B 的下表面光滑，上表面粗糙且与物块 A 下表面间的动摩擦因数为 μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力；物块 B 在水平恒力 F 作用下与物块 A 和 斜面体 C 一起恰好保持相对静止地向右运动，取 g=10m/s²，下列判断正确的是（ ） A. 物块 A 受到摩擦力大小 B. 斜面体的加速度大小为 a=10m/s2 C. 水平恒力大小 F=15N D. 若水平恒力 F 作用在 A 上，A、B、C 三物体仍然可以相对静止 【答案】A 【解析】 详解】ABC．对物块 A 和 B 分析，受力重力、斜面体对其支持力和水平恒力，如图所示【 5NfF =根据牛顿第二定律则有 其中 对物块 A、B 和斜面体 C 分析，根据牛顿第二定律则有 联立解得 对物块 A 分析，根据牛顿第二定律可得物块 A 受到摩擦力大小 故 A 正确，B、C 错误； D．若水平恒力 作用在 A 上，则有 解得 sinθ 2F N ma− = cosθ 2N mg= 0(2 )F m m a= + 25m/sa = 30NF = 5NfF ma= = F AF mg maµ− =所以物块 A 相对物块 B 滑动，故 D 错误； 故选 A。 5、（2020·湖南省高三下学期 3 月线上联考）如图所示，甲、乙两细绳一端系着小球，另一端固定在竖直放 置的圆环上，小球位于圆环的中心，开始时甲绳水平，乙绳倾斜。现将圆环在竖直平面内逆时针缓慢向左 滚动至乙绳竖直，在此过程中 A. 甲绳中 弹力增大，乙绳中的弹力增大 B. 甲绳中的弹力增大，乙绳中的弹力减小 C. 甲绳中的弹力减小，乙绳中的弹力增大 D. 甲绳中的弹力减小，乙绳中的弹力减小 【答案】D 【解析】 对小球进行受力分析，如图所示 mg 的对角不变，设为 γ，设甲绳中的力 Fa 的对角为 α，乙绳中力 Fb 的对角为 β，在缓慢转动的过程中，小 球始终处于平衡状态，由正弦定理得： 的 225m/sAa a= >α 角由钝角增大至平角，sinα 逐渐减小，可得 Fa 逐渐减小。β 角逐渐减小，sinβ 逐渐减小，可得，Fb 逐渐减 小。 A． 甲绳中的弹力增大，乙绳中的弹力增大，与分析不符，故 A 错误； B． 甲绳中的弹力增大，乙绳中的弹力减小，与分析不符，故 B 错误； C． 甲绳中的弹力减小，乙绳中的弹力增大，与分析不符，故 C 错误； D． 甲绳中的弹力减小，乙绳中的弹力减小，与分析相符，故 D 正确； 故选：D。 6、（2020·湖北省黄冈市高三八模一）如图所示，将质量为m 的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的 O 点，小球静 止在 Q 点，P 为 O 点正下方一点，OP 间的距离等于橡皮筋原长，在 P 点固定一光滑圆环，橡皮筋穿过圆 环。现对小球施加一个外力 F，使小球沿以 PQ 为直径的圆弧缓慢向上运动，不计一切阻力，重力加速度为 g，则下列说法正确的是（　　） A．小球在 Q 向 P 运动的过程中外力 F 的方向始终跟橡皮筋垂直 B．小球在 Q 向 P 运动的过程中外力 F 的方向始终水平向右 C．小球在 Q 向 P 运动的过程中外力 F 逐渐增大 D．小球在 Q 向 P 运动的过程中外力 F 先变大后变小 【答案】AC sin sin sin a bmg F F γ α β= =【解析】 设圆的半径为 R，则 OP 为橡皮筋的原长，设劲度系数为 k，开始时小球二力平衡有 当移动到橡皮筋与竖直方向成 角时，受力分析： 弹力大小为 所以有 且方向跟橡皮筋垂直，移动过程中 一直增大， 一直增大， 一直增大，AC 正确，BD 错误。 故选 AC。 7、（2020·高三下学期综合演练八）如图所示，长方体物块在粗糙水平面上，光滑圆球 在光滑竖直墙壁和物块上处于静止状态．现用水平向右的拉力 F 拉动长方体物块缓慢移动一小段距离，在 这个运动过程中（ ） 2PQ R= 2k R mg⋅ = θ 2 cos cosT kR mgθ θ= = sinF mg θ= θ sinθ FA. 球对墙壁的压力逐渐减小 B. 球对长方体物块的压力逐渐增大 C. 地面对长方体物块的支持力逐渐减小 D. 地面对长方体物块的支持力逐渐增大 【答案】B 【解析】 小球受力平衡，对小球进行受力分析，作出受力分析图，当水平向右的拉力 F 缓慢拉动长方体物块时，θ 增 大，根据几何关系判断墙对小球的压力和物块对球支持力的大小变化情况，再结合牛顿第三定律判断球对 墙壁的压力和球对长木板的压力变化情况，对小球和长方形物块整体进行受力分析，整体处于平衡状态， 受力平衡，根据平衡条件及滑动摩擦力公式判断地面对长方体物块的支持力和地面对长方体物块的摩擦力 变化情况，再对长方形物块受力分析，根据水平方向受力平衡列式求解水平拉力 F 的变化情况． A、B 项：对小球进行受力分析，如图所示： 小球受力平衡，则有：N1=Gtanθ， ，当水平向右的拉力 F 缓慢拉动长方体物块时，θ 增大，则 tanθ 增大，所以 N1 增大，墙壁对球的支持力逐渐增大， 减小，球对长方体物块的压力逐渐增大，故 A 错误，B 正确； C、D 项：对小球和长方形物块整体进行受力分析，整体处于平衡状态，受力平衡，受到重力、地面的支持 力、拉力 F 和墙壁对球水平向右的压力以及水平向左的滑动摩擦力，竖直方向受力平衡，则地面对物块的 支持力等于整体的重力，不发生改变，故 C、D 错误． 故选 B． 8、（2020·山东高三模拟试题）质量为 m 的小球穿在光滑细杆 MN 上，并可沿细杆滑动。已知细杆与水平面 2 cos GN θ= cosθ夹角 30°，细杆长度为 2L，P 为细杆中点。小球连接轻弹簧，弹簧水平放置，弹簧右端固定于竖直平面的 O 点。此时弹簧恰好处于原长，原长为 ，劲度系数为 。将小球从 M 点由静止释放，小球会经过 P 点，并能够到达 N 点。下列说法正确的是（） A. 小球运动至 P 点时受到细杆弹力为 B. 小球运动到 P 点处时的加速度为 C. 小球运动至 N 点时的速度 D. 小球运动至 N 点时弹簧的弹性势能为 mgL 【答案】AC 【解析】 AB．小球运动至 P 点时，根据几何关系可得 OP 之间的距离为： 则弹簧的弹力大小为： 对小球受力分析，可知受重力、弹簧的弹力和轻杆的弹作用，如图所示： 2 3 3 L mg L 5 3 6 mg 3 2 g 2gl 2 3 3sin303 3d L L= = 2 3 3 3 3F k L d mg  = − =   在垂直斜面方向上，根据平衡条件有： 解得： 在沿斜面方向上，根据牛顿第二定律有： 解得： ，A 正确，B 错误； CD．根据几何关系，可知 ON=OM= 故小球从 M 点运动至 N 点，弹性势能变化量为零，所以在 N 点的弹性势能为零，则整个过程小球减小的重 力势能全部转化为小球的动能，根据机械能守恒有： 解得： ，C 正确，D 错误。 故选 AC。 cos30N F mg= +  5 3 6N mg= sin30mg ma= 3sin30 5a g g= = 2 3 3 L 212 sin30 2 Nmg L mv= 2Nv gL=