考点2 重力 弹力 摩擦力 力的合成与分解-【金版教程】2025年高考物理一轮总复习首选用卷全书Word（新教材）

金版教程　高考总复习首选用卷　物理 考点2　重力　弹力　摩擦力　力的合成与分解 题组一　基础小题 1．(多选)关于重力、弹力、摩擦力，下列说法中正确的是(　　) A．一质量均匀分布的圆形薄板，重心在圆心处，若在其中央挖去一个小圆，重心就不存在了 B．放在桌面上的书对桌面产生了压力，其原因是书发生了形变 C．接触面间的摩擦力方向总是与这个接触面间的弹力方向垂直 D．滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反 答案　BC 解析　质量均匀分布的圆形薄板，重心在圆心处，若在其中央挖掉一个小圆，质量仍然均匀分布，故重心仍然在圆心处，A错误；弹力是由于物体发生形变后想要恢复原状而对和它接触的物体产生的力，放在桌面上的书对桌面产生了压力，其原因是书发生了形变，故B正确；接触面间的摩擦力方向总是与这个接触面相切，与这个接触面间的弹力方向垂直，故C正确；滑动摩擦力的方向总是和物体的相对运动方向相反，和物体的运动方向不一定相反，故D错误。 2．关于共点力的合成，下列说法正确的是(　　) A．两个分力的合力一定比分力大 B．两个分力大小一定，夹角越大，合力越小 C．两个力合成，其中一个力增大，另外一个力不变，合力一定增大 D．现有三个力，大小分别为3 N、6 N、8 N，这三个力的合力最小值为1 N 答案　B 解析　由力的平行四边形定则可知，两个分力的夹角较大时，合力可能小于任一分力，故A错误；两个分力大小一定，夹角越大，合力越小，故B正确；两个力合成，其中一个力增大，另外一个力不变，合力不一定增大，故C错误；大小分别为3 N、6 N、8 N的三个力中，大小为3 N和6 N的两个力的合力范围在3 N到9 N之间，故这三个力的合力范围在0到17 N之间，故D错误。 3．将一根轻质弹簧上端固定，下端悬挂一质量为m的物体，物体静止时，弹簧长度为L1；而当弹簧下端固定在水平地面上，将质量为m的物体压在其上端，物体静止时，弹簧长度为L2。已知重力加速度为g，则该弹簧的劲度系数是(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　设弹簧原长为L0，由胡克定律得F＝kx，式中x为形变量，弹簧下端悬挂一质量为m的物体并静止时，有：mg＝k(L1－L0)，将质量为m的物体压在弹簧的上端并静止时，有：mg＝k(L0－L2)，联立解得：k＝，故B正确。 4.如图所示，物体A放在粗糙水平面上，左边用一根轻弹簧和竖直墙相连，静止时弹簧的长度小于原长，若再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向左推A，直到把A推动，在A被推动之前的过程中，弹簧对A的弹力F1大小和地面对A的摩擦力f大小的变化情况是(　　) A．F1保持不变，f始终减小 B．F1保持不变，f先减小后增大 C．F1始终增大，f始终减小 D．F1先不变后增大，f先减小后增大 答案　B 解析　由题意可知，A放在粗糙水平面上，静止时弹簧的长度小于原长，则弹簧对A的推力向右，A同时受到水平向左的静摩擦力；若再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向左推A，在把A推动前的过程中，弹簧长度不变，因此弹簧对A的弹力F1不变，物体A受到的静摩擦力先减小后反向增大，故B正确。 5.在吊环比赛中，运动员有一个高难度的动作，就是先双手撑住吊环(此时两绳竖直且与肩同宽)，然后身体下移，双臂缓慢张开到如图所示位置。吊环悬绳的拉力大小均为FT，运动员所受的合力大小为F，则在两手之间的距离增大的过程中(　　) A．FT减小，F增大 B．FT增大，F增大 C．FT减小，F不变 D．FT增大，F不变 答案　D 解析　对运动员受力分析，受到重力和两根悬绳的拉力，由于运动员一直处于平衡状态，故其所受合力F大小为零，保持不变；两悬绳拉力的合力与重力等大反向，由于运动员两手之间的距离增大的过程中两个拉力的合力不变，夹角变大，故两个拉力不断变大，故D正确，A、B、C错误。 6.把一个重为G的物体，用一个水平力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直且足够高的平整的墙上，如图所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系可能正确的是(　　) 答案　B 解析　由水平力F的表达式F＝kt可知，从t＝0开始力F从零逐渐增大。当力F比较小时，物体沿墙壁下滑，物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff＝μF＝μkt，即滑动摩擦力与时间t成正比。当滑动摩擦力Ff＝G时，物体的速度达到最大。当Ff＞G时，物体开始做减速运动，物体所受的滑动摩擦力Ff＝μkt，仍与时间t成正比。当物体速度减为零后，物体静止在墙壁上，摩擦力变为静摩擦力，根据平衡条件可知静摩擦力Ff＝G保持不变。所以从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系可能正确的是图像B。 7.(多选)如图为表面粗糙的倾斜皮带传输装置，皮带的传动速度保持不变。物体被无初速度地放在皮带的底端A上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置B后就不再相对皮带滑动，而是随皮带一起匀速运动，直至传送到顶端C。在传送过程中，物体受到的摩擦力(　　) A．在AB段为沿皮带向上的滑动摩擦力 B．在AB段为沿皮带向下的滑动摩擦力 C．在BC段不受静摩擦力 D．在BC段为沿皮带向上的静摩擦力 答案　AD 解析　在AB段物体做匀加速直线运动，物体对皮带有压力，且物体相对皮带沿皮带向下滑动，接触面粗糙，故物体受到沿皮带向上的滑动摩擦力，A正确，B错误；在BC段物体做匀速直线运动，受力平衡，所受合力为零，物体受重力、支持力和沿皮带向上的静摩擦力，故C错误，D正确。 8．(多选)如图甲所示，一物块静止在倾角为α的固定斜面上，现给物块施加一个平行于斜面底边且逐渐增大的水平力F作用，物块所受摩擦力f和推力F的大小关系如图乙所示，图中a、b、F0均为已知量。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．由图可求出物块的质量 B．由图可求出物块与斜面间的动摩擦因数 C．F小于F0时物块保持静止状态 D．F大于F0后物块做匀变速运动 答案　ABC 解析　设物块的质量为m，当推力F＝0时，物块所受的摩擦力为a＝mgsinα，可以得出物块的质量m＝，A正确；当推力F增大到F0时，物块开始滑动，所受的摩擦力为b＝μmgcosα，可得出物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝＝，B正确；F小于F0时物块保持静止状态，C正确；F大于F0后物块开始运动，随着F的增大，物块所受合力逐渐变大，故F大于F0后物块做非匀变速运动，D错误。 9．(2020·海南高考)如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的(　　) A．支持力竖直向上 B．支持力小于手机所受的重力 C．摩擦力沿斜面向下 D．摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力 答案　B 解析　设手机的质量为m，斜面倾角为θ。对手机进行受力分析，如图所示。由图可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，故A、C错误；根据平衡条件有：f＝mgsinθ，FN＝mgcosθ，因cosθ<1，故FN<mg，且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力，故B正确，D错误。 10．一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)(　　) A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm 答案　B 解析　轻质弹性绳的两端分别固定在相距80 cm的两点上，钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm，以钩码为研究对象，受力如图所示，由胡克定律F＝k(l－l0)＝0.2k，由共点力的平衡条件和几何知识得F＝＝；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，设弹性绳的总长度变为l′，由胡克定律得F′＝k(l′－l0)，由共点力的平衡条件F′＝，联立上面各式解得l′＝92 cm，B正确。 11．(2019·天津高考)2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式开通。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 答案　C 解析　索塔对钢索竖直向上的作用力跟钢索和桥体整体的重力平衡，增加钢索数量，其整体重力变大，故索塔受到的向下的压力变大，A错误；若索塔高度降低，则钢索与竖直方向夹角θ将变大，由Tcosθ＝G可知，钢索拉力T将变大，B错误；两侧钢索的拉力对称，合力一定竖直向下，C正确；若两侧的钢索非对称分布，但其水平方向的合力为0，索塔受到钢索的合力仍竖直向下，D错误。 12.某压榨机的结构示意图如图所示，其中B为固定铰链，若在A铰链处作用一垂直于竖直壁的力F，则由于力F的作用，使滑块C压紧物体D。设C与D的接触面光滑，C与竖直壁的接触面也光滑，铰链的重力及滑块C的重力不计，图中a＝0.6 m，b＝0.1 m，则物体D所受压力的大小与力F的比值为(　　) A．3∶1 B．4∶1 C．5∶1 D．6∶1 答案　A 解析　设力F与AC方向的夹角为θ，将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解，作出力的分解图如图甲所示。则有2F1cosθ＝2F2cosθ＝F，则得F1＝F2＝。再将F2按作用效果分解为FN和FN′，作出力的分解图如图乙所示。则有FN＝F2sinθ，联立得到FN＝，根据几何知识可得tanθ＝＝6，代入上式可得FN∶F＝3∶1，故A正确。 题组二　高考小题 13.(2023·山东高考)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300 g，相邻两盘间距1.0 cm，重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为(　　) A．10 N/m B．100 N/m C．200 N/m D．300 N/m 答案　B 解析　由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使三根弹簧均发生相邻两盘间距的形变，即有mg＝3kx，式中m＝300 g，x＝1.0 cm，解得每根弹簧的劲度系数k＝100 N/m，故选B。 14.(2023·广东高考)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是(　　) A．Ff＝G B．F＝FN C．Ff＝Gcosθ D．F＝Gsinθ 答案　C 解析　将重力G沿壁面方向和垂直于壁面方向进行分解，机器人保持静止，由平衡条件得：Ff＝Gcosθ，F＝FN＋Gsinθ，故C正确，A、B、D错误。 15．(2022·广东高考)如图是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静止时，连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小，F1＝F2且∠AOB＝60°。下列关系式正确的是(　　) A．F＝F1 B．F＝2F1 C．F＝3F1 D．F＝F1 答案　D 解析　以O点为研究对象，受力分析如图。由几何关系可知θ＝30°，因为轻绳处于绷紧状态，所以有F1sin30°＝F2sin30°，F1cos30°＋F2cos30°＝F，联立可得F＝F1，故A、B、C错误，D正确。 16．(2021·广东高考)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，α<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 答案　B 解析　将拉力F正交分解，水平方向的分力：Fx曲＝Fsinα，Fx直＝Fsinβ，竖直方向的分力：Fy曲＝Fcosα，Fy直＝Fcosβ，由题知α<β，则sinα<sinβ，cosα>cosβ，可得到Fx曲<Fx直，Fy曲>Fy直，A错误，B正确；耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，与犁的运动状态无关，故C、D错误。 17．(2023·海南高考)如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是(　　) A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力 C．重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小 D．重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变 答案　B 解析　工人受到竖直方向的重力、绳的拉力及地面的支持力三力作用而平衡，故工人受到的重力和支持力不是一对平衡力，A错误；工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，B正确；设绳子中拉力大小为FT，动滑轮左右两侧绳子与竖直方向的夹角均为θ，动滑轮与重物总重力为G，重物缓慢拉起的过程，绳子与动滑轮接触点受力平衡，有2FTcosθ＝G，而θ变大，则绳子拉力FT变大，故C、D错误。 18．(2022·重庆高考)如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力(　　) A．大小等于mg B．大小等于mg C．方向竖直向上 D．方向水平向左 答案　B 解析　由题意可知擦窗工具做匀速直线运动，则受力平衡。对擦窗工具在如题图所示平面内进行受力分析，如图所示。水平方向上拉力F与擦窗工具所受滑动摩擦力f的水平分力f水平等大反向，竖直方向上重力mg与擦窗工具所受滑动摩擦力f的竖直分力f竖直等大反向，又已知F＝mg，根据平行四边形定则将f水平和f竖直进行合成，则擦窗工具所受摩擦力大小为f＝＝mg，由tanθ＝＝＝1，可知擦窗工具所受摩擦力方向与水平方向成θ＝45°角指向左上方。B正确，A、C、D错误。 19．(2020·北京高考)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F­t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 答案　C 解析　因为物块一直处于静止状态，则物块所受的向左的摩擦力一直与棉线对物块向右的拉力平衡，所以实验中不必让木板保持匀速运动，图乙中曲线是棉线对物块的拉力随时间的变化曲线，可以反映摩擦力随时间的变化情况，故A、B错误；由图乙可知，棉线对物块的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，最大静摩擦力约为10 N，滑动摩擦力约为7 N，则最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，故C正确；根据Ff＝μFN＝μmg可知，由于不知道物块的重力mg，故无法只用图乙中数据得出物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。 题组三　模拟小题 20．(2022·辽宁省大连市高三下二模)俗称书籍整理神器的“铁书立”是一种用来支撑书籍以达到使书籍平稳站立效果的物品，是学习办公时的常用文具，如图甲所示。现在将其简化为图乙示意图，水平桌面上有一质量为M的静止的“铁书立”，刚好静止摆放了两本书A和B，且此时B书与水平桌面间的夹角为θ，重力加速度为g，由此可知(　　) A．“铁书立”对桌面的压力为Mg B．桌面对A书有向上的弹力 C．B书与“铁书立”之间一定有摩擦 D．当θ角缓慢减小时，自由摆放的B书所受的合外力始终为零 答案　C 解析　选两书A、B与“铁书立”整体为研究对象，受力分析并结合牛顿第三定律可知，“铁书立”对桌面的压力大小等于整体的重力大小，大于“铁书立”的重力Mg，A错误；由题图乙知，A书与桌面没有直接接触，则桌面与A书间不会产生弹力作用，B错误；对B书受力分析知，“铁书立”对B书有向上的弹力，A书对B书有向右的弹力，又B书处于静止状态，则B书有相对“铁书立”向右运动的趋势，所以水平方向“铁书立”对B书有向左的静摩擦力，C正确；当θ角缓慢减小到某个临界值时，自由摆放的B书会开始加速滑动，此时B书所受的合外力不再为零，D错误。 21．(2023·河北省衡水市部分重点高中高三下二模)如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，两个质量均为m的物块A、B用原长为l0的轻质弹簧连接，两物块均恰好能静止在斜面上，此时弹簧的长度为l(在弹性限度内)。已知物块B与斜面间的动摩擦因数是物块A与斜面间的动摩擦因数的两倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度大小为g，则弹簧的劲度系数可能为(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　因为物块A与斜面间的动摩擦因数小于物块B与斜面间的动摩擦因数，则物块A与斜面间的最大静摩擦力小于物块B与斜面间的最大静摩擦力，受力分析可知，当弹簧处于压缩状态时，假设两物块均恰好静止在斜面上，则fA＝mgsinθ＋F弹，fB＝|mgsinθ－F弹|，一定有fA>fB，则假设错误，故弹簧处于伸长状态。设物块A与斜面间的动摩擦因数为μ，弹簧的劲度系数为k，对物块B，由平衡条件有mgsinθ＋k(l－l0)＝2μmgcosθ，对物块A，若其所受摩擦力沿斜面向上，由平衡条件有mgsinθ＝μmgcosθ＋k(l－l0)，解得k＝，若其所受摩擦力沿斜面向下，由平衡条件有mgsinθ＋μmgcosθ＝k(l－l0)，解得k＝，故选B。 22．(2024·广东省广州市高三上阶段训练)如图所示，工人在水平地面上用绳子拉木箱，拉力与水平方向的夹角为θ，木箱与地面之间的动摩擦因数μ＝。现将θ由30°逐渐增大到60°，保持木箱做匀速直线运动，在此过程中(　　) A．绳子对木箱的拉力先增大后减小 B．绳子对木箱的拉力先减小后增大 C．木箱所受的摩擦力一直增大 D．木箱所受的摩擦力一直减小 答案　D 解析　设木箱质量为m，对木箱受力分析，如图所示，根据平衡条件可得Fcosθ＝f，FN＋Fsinθ＝mg，又f＝μFN，联立解得F＝＝，其中sinα＝＝，解得α＝60°，可知当θ＝30°时，绳子对木箱的拉力F有最小值，则将θ由30°逐渐增大到60°的过程中，绳子对木箱的拉力一直增大，故A、B错误；木箱所受的摩擦力大小为f＝Fcosθ＝cosθ＝，可知将θ由30°逐渐增大到60°的过程中，木箱所受的摩擦力一直减小，故C错误，D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$