1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 03 力和平衡 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )如图所示，在水平地面固定着一个四分之一圆弧轨 道 A，左侧紧靠竖直墙，底端与水平面相切。若将一光滑圆球 B(视为质点)从圆弧的底部往上推，推力始终 沿轨道切线方向。设轨道 A对圆球 B 的支持力为 F1，B 受到的推力为 F2。若向上缓慢推动圆球 B 少许后， 下列说法正确的是( ) A. F1增大，F2减小 B. F1减小，F2减小 C. F1减小，F2增大 D.
2、F1增大，F2增大 【答案】C 【解析】 如图所示 根据力的合成与分解以及共点力平衡条件，有 1 sinFG， 2 cosFG 其中为推力 F2与竖直方向的夹角。当缓慢推动圆球 B少许后，变小，故 F1变小，F2增大 故选 C。 2 2、(2021(2021天津市三中高三下学期天津市三中高三下学期 2 2 月月考月月考) )如图所示，放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力 F作用 始终保持静止状态，当力 F逐渐减小后，下列说法正确的是( ) A. 物体受到的摩擦力保持不变 B. 物体受到的摩擦力逐渐增大 C. 物体受到的合力减小 D. 物体对斜面的压力逐渐减小 【答案】A 【解析】 试题分析：
3、对物体受力分析可知，物体受重力、摩擦力、拉力 F 及斜面对物体的支持力 N 的作用，将这些 力正交分解，根据力的平衡可知：F+N=Gcos，f=Gsin，当拉力 F 减小时，N 会增大，而 G 是不变的， 也 是不变的，故摩擦力也是不变的，物体受到的合力为，所以选项 A 正确，BCD 错误 考点：力的平衡，正交分解 3 3、(2021(2021江苏省苏州市高三下学期期初调研江苏省苏州市高三下学期期初调研) )歼-20 战斗机安装了我国自主研制的矢量发动机，能够在不 改变飞机飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗机获得很多优异的飞行性能。 已知在歼 20战斗机沿水平方向超音速
4、匀速巡航时升阻比(垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比) 为15。飞机的重力为 G，使飞机实现节油巡航模式的最小推力是( ) A. G B. 15 G C. 16 G D. 4 G 【答案】D 【解析】 飞机受到重力 G、发动机推力 F1、升力 F2和空气阻力 f，重力的方向竖直向下，升力 F2的方向竖直向上， 空气阻力 f力的方向与 F2垂直，如图 歼20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航，则有水平方向 x Ff 竖直方向 2y FFG 2 15Ff 解得 y 15FGf 则 22222 1xy 162 15FFFfGfG 则观察 F12表达式为开口向上，对称轴为 2 15 32 fG的抛
5、物线，即当 2 15 32 fG时取得最小值，将其代 入 F12表达式，解得 1min 4 G F 故选 D。 4 4、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )半圆柱体 P 放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的 竖直挡板MN，在 P 和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体 Q，整个装置处于静止状态，如图所示是这 个装置的截面图， 若用外力使MN保持竖直且缓慢地向右移动， 在 Q落到地面以前， 发现 P 始终保持静止， 在此过程中，下列说法中正确的是( ) A. MN对 Q的弹力逐渐减小 B. 地面对 P的摩擦力逐渐增大 C. PQ、间的弹力先
6、减小后增大 D. 地面对 P的弹力不变 【答案】BD 【解析】 对小圆柱体 Q 进行受力分析，受竖直向下的重力 G、背向 P 的圆心的 P 的支持力 1 N和挡板的水平向左的 支持力 2 N的作用，建立直角坐标系，把 1 N进行正交分解，设 1 N与 x轴方向上的夹角为 ，沿 x轴方 向上有 12 cosNN 沿 y 轴方向上有 1sin NG 联立解得 1 sin G N 2 cotNG A在MN向右移动时， 角减小， MN对 Q的弹力 2 N逐渐增大，故 A 错误； C在MN向右移动时， 角减小， PQ、间的弹力 1 N逐渐增大，故 C错误； BD 再考虑 PQ整体，受重力、地面支持力，M
7、N的向左的支持力，地面的摩擦力，由于MN对 Q 的弹 力 2 N逐渐增大，故地面对整体的摩擦力也变大，地面支持力与整体重力平衡，故地面支持力不变。故 BD 正确。 故选 BD。 5 5、 (2021(2021 湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试 湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )如图所示， 竖直杆固定在木块 C 上， 两者总重为 20N， 放在水平地面上。轻细绳 a 连接小球 A和竖直杆顶端，轻细绳 b连接小球 A和 B，小球 B 重为 10N。当用 与水平方向成 30 角的恒力 F 作用在小球 B上时， A、 B、 C刚好保持相对静止且一起水平向左做匀速运动， 绳 a、b与竖直方向
8、的夹角分别恒为 30 和 60 ，则下列判断正确的是( ) A. 力 F的大小为 20N B. 地面对 C的支持力大小为 40N C. 地面对 C的摩擦力大小为 10N D. A 球重为 10N 【答案】D 【解析】 AD以 B 为研究对象受力分析，水平方向受力平衡，有 b cos30cos30FT 解得 b TF 竖直方向受力平衡，则有 bB sin30sin30FTm g 解得 B 10NFm g 以 A 为研究对象受力分析，竖直方向上有 Aba sin30sin60m gTT 水平方向 ab sin30sin60TT 联立得 AB 10Nmm gg 即 A 球重为 10N，故 A错误，D
9、正确； BC以 ABC 整体为研究对象受力分析，水平方向 cos305 3NfF 竖直方向 AB sin30NFMmmg 解得 N35N 故 BC错误。 故选 D。 6 6、(2021(2021河南省名校联盟高三下学期开学考试河南省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，AC 是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计 的轻杆 BC一端通过铰链固定在 C 点，另一端 B悬挂一重为 G的重物，且 B端系有一根轻绳并绕过定滑轮 A。现用力 F拉绳，开始时BCA90 ，使BCA缓慢减小，直到杆 BC接近竖直杆 AC。此过程中，杆 BC 所受的力( ) A. 大小不变 B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D.
10、 先增大后减小 【答案】A 【解析】 以 B 点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力 T(等于重物的重力 G)、轻杆的支持力 N 和绳子的拉力 F， 作出力图如图， 由平衡条件得知，N和 F合力与 T大小相等，方向相反，根据三角形相似可可得： NFT BCABAC ，又 T=G，解得： BC NG AC ， AB FG AC ，使BCA缓慢变小时，AC、BC保持不变，AB变小，则 N保持 不变，F逐渐变小，故 A正确，B、C、D 错误； 故选 A 【点睛】以 B 点为研究对象，分析其受力情况，作出受力图，利用三角形相似法，得出各力与三角形 ABC 三边边长的关系，再分析其变化 7 7、(202
11、1(2021河北省宣化市一中高三下学期开学考试河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )截面为长方形的中空“方钢”固定在水平地面上，截面 一边与水平面夹角为 30 ，如图所示。方钢内表面光滑，轻质细杆两端分别固定质量为 mA和 mB的两个小球 A 和 B，已知小球、轻杆与横截面共面，当轻质细杆与地面平行时两小球恰好静止，则 A、B两小球质量之 比 A B m m 为( ) A. 3 B. 3 C. 2 3 3 D. 3 3 【答案】A 【解析】 受力分析如图所示，其中轻杆合力为零，所以 FF 根据小球 A受力分析得 tan30 A Fm g 根据小球 B受力分析得 tan60 B Fm g 所以
12、 3 A B m m 故选 A。 8 8、(2021(2021河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考) )如图所示，细线 OA、OB 的 O端与质量为 m 的小球拴接在一起，A、B两端固定于竖直墙面上，其中细线 OA 与竖直方向成 45 角，细线 OB与竖直方向 成 60 角。现在对小球施加一个水平向右的拉力 F，小球保持静止，细线 OA、OB 均处于伸直状态且始终未 断裂。已知重力加速度大小为 g，小球可视为质点，下列说法正确的是( ) A. 保证两根细线均伸直，拉力 F最小值为 mg B. 为保证两根细线均伸直，拉力 F 最小值为 2 2
13、mg C. 在保证细线 OA、OB 都伸直的情况下，若 F增大，则细线 OA 中拉力变小，细线 OB中拉力变大 D. 细线 OA 一定对小球有拉力作用，细线 OB对小球的拉力可能为 0 【答案】AD 【解析】 对小球受力分析，如图所示 正交分解，根据平衡条件，水平方向有 sin45sin60 AB FTT 竖直方向有 cos6045cos BA mgTT 整理可得 26 3 2 A FTmg 1 3 3 B FmgT AB为保证两绳均伸直，则 0 A T ，0 B T 联立方程，解得 3Fmg 或F mg 故 F 最小值为 mg，故 A正确，B错误； C由上述可知，在保证细线 OA、OB都伸直
14、的情况下，若 F 增大，TA变大，TB变大，故 C错误； D细线 OA一定对小球有拉力作用，若 TA=0，则3Fmg ，不成立，而细线 OB对小球的拉力可能为 0，若 TB=0，Fmg，可以存在，故 D正确。 故选 AD。 9 9、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )如图所示，小球重为 20N，固定于轻杆 AB 的 A端，轻 杆的另一端 B 固定在水平地面上。现用一段固定于竖直墙上的水平细绳将球拉住，使杆 AB 发生弯曲，已知 绳的拉力为15N(sin530.8 ，cos530.6 )，则( ) A. AB杆对球的作用力大小为20N，方
15、向竖直向上 B. AB杆对球的作用力大小为15N，方向水平向左 C. AB杆对球的作用力大小为35N，方向与水平方向成53角斜向右下方 D. AB杆对球的作用力大小为25N，方向与水平方向成53角斜向左上方 【答案】D 【解析】 小球受向下的重力，水平细线的拉力以及 AB 对球的作用力而平衡，则 AB对球的作用力与杆的重力以及细 线拉力的合力等大反向，即 2222 2015 N=25NFGT 4 tan 3 G T 则 =53 即 AB杆对球的作用力大小为25N，方向与水平方向成53角斜向左上方。 故选 D。 1010、(2021(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开
16、学考试) )如图所示，质量为 m的小球用细线拴住放在光滑斜面上， 斜面足够长，倾角为 的斜面体置于光滑水平面上，用水平力 F 推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球 沿斜面缓慢升高。当线拉力最小时，推力 F 等于(已知重力加速度为 g)( ) A mgcos B. 1 2 mgsin C. mgcos 2 D. 1 2 mgsin 2 【答案】D 【解析】 小球受力如图所示 在小球缓慢上升过程中，小球合力为零，当拉力 T与支持力 N垂直时，拉力最小，最小值为 Tmin=mgsin 对小球和斜面整体分析，根据平衡条件可知 min 1 cossincossin2 2 FTmgmg 故选 D。 111
17、1、(2021(2021安徽省六校教育研究会高三下学期安徽省六校教育研究会高三下学期 2 2 月开学联考月开学联考) )如图所示，一名登山爱好者正在沿着崖壁(可 视为竖直)缓缓下降，下降过程中可以把人近似看做一根直杆，人的腿部保持与崖壁成60夹角。绳的一端 固定在较高处，另一端拴在人的腰间(重心处)，某时刻绳与竖直方向的夹角为45。则在人下降到绳与竖直 方向的夹角为15的过程中( ) A. 人的脚与崖壁的摩擦力逐渐增大 B. 人的脚与崖壁的弹力在逐渐增大 C. 绳子对人的拉力逐渐增大 D. 绳子承受的拉力先减小后增大 【答案】D 【解析】 登山爱好者缓缓下降，受力平衡，受力如图所示 T是绳的拉力，F是崖壁对腿的作用力，由图可以看出，F 逐渐减少，T 先减少后增大； 崖壁对人的弹力和摩擦力为 sin60 ,cos60NFfF 崖壁对人的弹力和摩擦力也减少，故 ABC错误，D正确。 故选 D。
