2024高考物理模拟题分类解析
第二部分 相互作用
专题2.4 力的分解
1. （2024年5月湖南顶级名校高考适应性考试2）如图（a），摩擦角的物理意义是：当两接触面间的静摩擦力达到最大值时，静摩擦力f与支持面的支持力N的合力F与接触面法线间的夹角即为摩擦角，可知。利用摩擦角的知识可以用来估料，如图（b）所示。物料自然堆积成圆锥体，圆锥角底角必定是该物料的摩擦角。若已知物料的摩擦角和高h，动摩擦因数为。物料所受滑动摩擦力等于最大静摩擦力。可求出圆锥体的体积为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
物料自然堆积成圆锥体，圆锥角底角必定是该物料的摩擦角，对物料作受力分析如图所示
当底角大于时，物料将沿锥面下滑，为使物料不下滑，应使减小；当底角小于时，物料将停留在锥面上，那么使物料恰好不下滑应使增大，且让，所以底角会保持为定值。若已知和锥体的高h，则可求出它的体积为，故选A。
2．（2024年4月湖南名校质检）2023年9月27日，杭州亚运会中国队组合赵焕城／王赛博获得帆船比赛冠军。图为帆船在静止水面上逆风航行的示意图。风力和船身方向成135°，风力和帆面成8°，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶，如果风力大小为F，则风力在航行方向的分力为（ ）
A． B． C． D．
【参考答案】、A
【名师解析】由图可知，风力在垂直于帆面方向上的分力为，这个分力垂直于帆面，与航行方向之间的夹角为，所以风力在航行方向上的分力为，故选A。
3. （2024年4月河北邯郸第四次调研）一凿子两侧面与中心轴线平行，尖端夹角为，当凿子竖直向下插入木板中后，用锤子沿中心轴线竖直向下以力敲打凿子上侧时，凿子仍静止，侧视图如图所示。若敲打凿子时凿子作用于木板1、2面的弹力大小分别记为、，忽略凿子受到的重力及摩擦力，下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【参考答案】D
【名师解析】
将力在木板1、2面分解如图
可得
故选D。
4．（2024年辽宁顶级名校质检）如图甲所示，车辕是马车车身上伸出的两根直木，它是驾在马上拉车的把手。如图乙为马拉车时的简化模型，车辕前端距车轴的高度大约为，马拉车的力可视为沿车辕方向，马车的车轮与地面间的摩擦力大小是其对地面压力的，若想让马拉车在水平面上匀速前进且尽可能省力，则车辕的长度大约为（ ）
A． B． C． D．
【参考答案】D
【名师解析】根据题意，车匀速运动，则受力平衡，设马拉车的力为F，车辕与水平方向夹角为，可得，根据牛顿第三定律，可知车对地面的压力大小等于车所受支持力，即
又，联立，解得，当时，有，可得，车辕的长度为，故选D。
5. （2024天津蓟州区期末）生活中经常用刀来劈开物体。图中是刀刃的横截面，F是作用在刀背上的力，若刀刃的横截面是等腰三角形，刀刃两侧面的夹角为θ。则下列说法正确的是（ ）
A. F一定，θ越大，对外界产生的推力就越大
B. F一定，θ越小，对外界产生的推力就越大
C. θ一定，F越大，对外界产生的推力就越大
D. θ一定，F越小，对外界产生的推力就越大
【参考答案】BC
【名师解析】对F进行分解如图所示
故F一定，θ越大，对外界产生的推力就越小；θ越小，对外界产生的推力就越大。
θ一定，F越大，对外界产生的推力就越大；F越小，对外界产生的推力就越小。故选BC。
6. （2024浙江金华期末）运动员在水平地面上做“一字马”动作的过程中，初始时静止在图甲所示高度，下压腿后静止在图乙所示高度，对于甲、乙两图，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中人受到地面的作用力更大
B. 乙图中单脚对地面的作用力更小
C. 甲图中单脚对地面的压力较大
D. 乙图中单脚对地面的摩擦力较大
【参考答案】D
【名师解析】
对人整体进行分析，人受到重力与地面对人的作用力，根据平衡条件可知，地面对人的作用力大小等于重力，方向竖直向上，即甲、乙两图中人受到地面的作用力相等，故A错误；
根据对称性，地面对人左右两脚的支持力大小相等，在竖直方向上，根据平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可知，单脚对地面的压力
即甲、乙图中单脚对地面的压力相等，故C错误；
令人腿与竖直方向夹角为，为了便于分析求解，与人的质量相比，忽略脚的质量，对人脚进行分析，腿对脚有沿腿向下的弹力，该弹力使脚面有向外侧运动的趋势，地面对脚有向内侧的静摩擦力，如图所示
根据平衡条件有
结合上述解得
乙图中腿与竖直方向的夹角大一些，则乙图中地面对单脚的摩擦力较大，根据牛顿第三定律可知，乙图中单脚对地面的摩擦力较大，故D正确；
根据上述可知，地面对单脚有支持力与摩擦力，地面对脚的作用等于支持力与摩擦力的合力，根据平衡条件可知，该力等于
乙图中腿与竖直方向的夹角大一些，可知，乙图中地面对单脚的作用力更大，根据牛顿第三定律可知，乙图中单脚对地面的作用力更大，故B错误。
7. （2024浙江金华期末）如图为某人佩戴口罩示意图，其一侧的口罩带是由直线、曲线和直线组成，和两段口罩带与水平方向的夹角分别为和。每只耳朵受到口罩带的作用力大小为，假设口罩带是遵循胡克定律的弹性轻绳，同侧口罩带涉及的作用力均在同一平面内，不计摩擦，则单侧口罩带上的弹力大小为（ ）
A. B. C. D.
【参考答案】A
【名师解析】
由于同一根口罩带上弹力相等，受力分析如图所示
根据几何关系有
解得
故选A。
8．（2024安徽合肥一模）随着抖音、快手等小软件的出现，人们长时间低头导致颈椎病的发病率越来越高。现将人体头颈部简化为如图所示的模型，如图甲所示，A点为头部的重心，AO为提供支持力的颈椎（视为轻杆），可绕O点转动，AB为提供拉力的肌肉（视为轻绳）。当人直立时，颈椎所承受的压力大小等于头部的重力大小G；如图乙，当人低头时，AO、AB与竖直方向的夹角分别为20°、40°。下列关于图乙的说法中正确的是（ ）
A．颈部肌肉的拉力大于G
B．颈部肌肉的拉力小于G
C．颈椎受到的压力大于
D．颈椎受到的压力小于
【参考答案】C
【名师解析】画出重心A的受力分析图，
利用平行四边形定则画出各个力矢量，在力矢量三角形中，由正弦定理，
==，解得颈部肌肉的拉力FAB等于G，AB错误；由=解得颈椎对头部的支持力FOA=sin40°=2Gcos20°＞，由牛顿第三定律可知，颈椎受到的压力大于，C正确D错误。
9. . （2024黑龙江哈尔滨重点高中开学考试）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 F1、F2，则
【参考答案】D
【名师解析】
对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，
由几何关系可知，
F1 mg cos30， F2 mg sin 30 ．解得 。
由牛顿第三定律知 ，故 D 正确。学
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