第3讲　共点力平衡 导学案 -2025届高考物理一轮复习备考

第二章 相互作用 第3讲　共点力平衡 1. 高考真题考点分布 题型 考点考查 考题统计 选择题 共点力静态平衡 2024年湖北卷、河北卷、 山东卷、浙江卷 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】高考对共点力静态平衡和动态平衡的考查是高考每年的一个热点，但各地每年的关于共点力平衡问题的题目大多出现在选择题，也相对比较简单。 【备考策略】 1.能够利用所学的解决静态平衡问题的方法处理相关问题。 2.掌握处理动态平衡问题的方法。 3.会利用数学的方法处理临界极值问题。 【命题预测】重点关注共点力静态平衡和动态平衡。 一、受力分析 1.受力分析的一般顺序：先分析场力(重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析其他力． 2.研究对象选取方法： (1)整体法和隔离法． ①当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法． ②在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法． ③整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法． (2)动力学分析法： 对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析求解的方法. 二、共点力平衡的条件、状态和推论 1.平衡状态：(1)静止；(2)匀速直线运动。 2.平衡条件：(1)物体所受合外力为零,即F合=0。 (2)若采用正交分解法,平衡条件表达式为Fx=0,Fy=0。 3.常用推论 (1)若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。 (2)若三个不共线的共点力合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。 受力分析的六个注意点 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。 (2)每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。 (3)合力和分力不能重复考虑。 (4)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析。 (5)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向。 (6)对整体进行受力分析时,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不能在受力分析图中出现;当把某一物体隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。 1.如图所示是翠鸟俯冲捕捉小鱼的精彩画面。如果整个俯冲过程翠鸟做加速直线运动，用O表示翠鸟，G表示翠鸟受到的重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能正确表示此过程中翠鸟受力情况的是(　 ) 2.如图所示，光滑水平桌面上木块A、B叠放在一起，木块B受到一个大小为F水平向右的力，A、B一起向右运动且保持相对静止。已知A的质量为m、B的质量为2m，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．木块A受到两个力的作用 B．木块B受到四个力的作用 C．木块A所受合力大小为 D．木块B受到A的作用力大小为 3.A、B两物体叠放后置于竖直的弹簧与竖直墙面之间，A、B与墙面均粗糙，系统处于平衡状态。现对A施加一个水平向右的推力F，A、B仍静止，下列说法正确的是（    ） A．A物体一定受4个力的作用 B．弹簧弹力一定小于A、B的总重力 C．弹簧长度一定保持不变 D．随着F增大，B与墙面间的静摩擦力可能也增大 　解答静态平衡问题的三种常用方法 方法1　合成法与分解法 1．合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反。 2．分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按作用效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件。 1.(2023·浙江1月选考)如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则(　 ) A．FT<FN B．FT＝FN C．FT>G D．FT＝G 2.长期玩手机是会导致颈椎病的。因为长期玩手机，低头会导致颈部肌肉的疲劳，而容易对间盘骨骼产生相应的压力，这样就容易导致颈椎病。现将人体头颈部简化为如图的模型：重心在点的头部，在可绕转动的颈椎（轻杆）的支持力和沿方向肌肉拉力的作用下处于静止。低头时颈椎与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（　　） A．2.0倍 B．2.6倍 C．3.3倍 D．4.2倍 方法2　正交分解法 正交分解法：物体受到三个或三个以上共点力的作用而平衡时，将物体所受的力沿互相垂直的方向分解，每个方向上的力都满足力的平衡条件。 。 1.中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直槽内表面均光滑，A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚好能被启动，则施加在A上的水平力F最小应为（    ） A． B． C． D． 方法3　力的三角形法 力的三角形法：对受三个共点力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。 1.　(2023·重庆高三模拟)如图所示，一轻杆两端固定两个小球A、B，A球的质量是B球质量的3倍，轻绳跨过滑轮连接A和B，一切摩擦不计，平衡时OA和OB的长度之比为(　 ) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶3 D．1∶4 多物体的平衡问题 多物体平衡问题的常用解题方法 整体法 整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法。整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用。 隔离法 隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体的方法。隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。 1.(2022·浙江1月选考)如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为GP和GQ。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态(即P和Q的其余部分均不接触)，P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是(　 ) A．Q对P的磁力大小等于GP B．P对Q的磁力方向竖直向下 C．Q对电子秤的压力大小等于GQ＋F D．电子秤对Q的支持力大小等于GP＋GQ 1．（2021·广东·高考真题）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和，，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 2．（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 3．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（　　） A．的竖直分力大于的竖直分力 B．的竖直分力等于的竖直分力 C．的水平分力大于的水平分力 D．的水平分力等于的水平分力 4．（2023·山东·高考真题）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300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（   ）    A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m 5．（2020·山东·高考真题）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． 6．（2022·浙江·高考真题）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角，一重为的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（　　） A．作用力为 B．作用力为 C．摩擦力为 D．摩擦力为 7．（2023·浙江·高考真题）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，，半径Ob与重力的夹角为37°。已知，，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（    ） A．， B．， C．， D．， 8．（2022·浙江·高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　） A．轻绳的合拉力大小为 B．轻绳的合拉力大小为 C．减小夹角，轻绳的合拉力一定减小 D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小 9．（2024·湖北·高考真题）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（　　） A． B． C．2f D．3f 10．（2022·湖北·高考真题）如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（　　） A．μmgk B． C． D． 11．（2024·浙江·高考真题）如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为，细线c、d平行且与水平成（不计摩擦），则细线a、b的拉力分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 12．（2023·广东·高考真题）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。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（    ）    A． B． C． D． 13．（2024·广东·三模）如图所示，某大型吊灯半径为R，质量为M，且分布均匀，通过四根相同长度的细线悬挂在天花板上半径为r的固定圆盘上，已知，重力加速度为g，四根细线均匀对称分布，且长度可调节。则下列说法正确的是（    ） A．每根细线对吊灯的拉力大小均为 B．将四根细线同时缩短相同长度，细线的张力大小不变 C．将四根细线同时伸长相同长度，细线的张力减小 D．去掉一根细线，假设吊灯位置保持不变，余下三根细线上的张力大小相等 14．（2024·广东广州·三模）如图所示，为一次高校物理公开课的演示实验情境：一个锥形物件被双手提起静止在空中。锥体表面粗糙，其中一只手对锥体的作用力示意图已画出，则双手对锥体（    ） A．摩擦力的合力等于它们对锥体压力的合力 B．摩擦力的合力小于它们对锥体压力的合力 C．作用力的合力大小等于锥体的重力大小 D．作用力的合力大小大于锥体的重力大小 15．（2024·广东·三模）如图所示为一种简易“千斤顶”的示意图，竖直轻杆被套管P限制，只能在竖值方向运动，轻轩上方放置质量为m的重物，轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上，对斜面体施加水平方向的推力F即可将重物缓慢顶起，若斜面体的倾角为θ，不计各处摩擦和阻力，为了顶起重物，下列说法正确的是（　　） A．θ越大，需要施加的力F越大 B．θ越大，需要施加的力F越小 C．θ越大，系统整体对地面的压力越大 D．θ越大，系统整体对地面的压力越小 16．（2024·广东汕头·二模）扑克牌可以用来“搭房子”，如图1所示。每一张纸牌的质量为m，在图2的示意图中，下列说法正确的是（　　） A．a纸牌受到其它纸牌的作用力大小为，方向竖直向上 B．b纸牌受到其它纸牌的作用力大小为，方向竖直向上 C．纸牌对地面的压力大小为 D．每一张纸牌的合外力都不相同 17．（2024·广东深圳·二模）如图为我国传统豆腐制作流程中用到的过滤器，正方形纱布的四角用细绳系在两根等长的、相互垂直的水平木杆两端，再通过木杆中心转轴静止悬挂在空中。豆浆过滤完，纱布与豆渣的总质量为m，细绳与竖直方向的夹角始终为。下列说法正确的是（　　） A．此时每根细绳受到的拉力为 B．此时每根细绳受到的拉力为 C．豆浆从纱布流出过程中，忽略纱布的拉伸形变，细绳受到的拉力变大 D．豆浆从纱布流出过程中，纱布中豆浆和豆渣整体的重心不变 18．（2024·广东湛江·二模）如图所示，国产C919飞机正在沿机身所在直线匀速斜向上飞行，机身与水平方向的夹角为θ，飞机受到的重力大小为G，垂直机身向上的空气升力为，沿飞机前进方向的动力大小为，空气阻力与飞机运动方向相反、大小为。下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 19．（2024·广东茂名·二模）如图所示，水平地面上静止叠放着a、b两个石块，已知a与b之间接触面切线不水平，不考虑a与b之间的万有引力以及空气影响，下列说法正确的是（    ） A．b对a的支持力与a受到的重力是一对平衡力 B．b共受到5个力的作用 C．地面对b的摩擦力水平向左 D．地面受到的压力等于a和b的重力之和 20．（2024·广东·二模）图甲为家用燃气炉架，其有四个对称分布的爪，若将总质量一定的锅放在炉架上，如图乙所示（侧视图），忽略爪与锅之间的摩擦力，若锅是半径为的球面，正对的两爪间距为，则下列说法正确的是（    ） A．越大．爪与锅之间的弹力越小 B．越大，爪与锅之间的弹力越大 C．越大，锅受到的合力越大 D．越大，爪与锅之间的弹力越小 21．（2024·广东广州·一模）如图，港珠澳大桥人工岛建设时，起重机用8根对称分布且长度均为22米的钢索将直径为22米、质量为的钢筒匀速吊起，重力加速度取，则此过程每根钢索所受到的拉力大小为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 22．（2023·湖北·高考真题）如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（    ）    A．弹簧的劲度系数为 B．小球在P点下方处的加速度大小为 C．从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大 D．从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同 14 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 相互作用 第3讲　共点力平衡 1. 高考真题考点分布 题型 考点考查 考题统计 选择题 共点力静态平衡 2024年湖北卷、河北卷、 山东卷、浙江卷 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】高考对共点力静态平衡和动态平衡的考查是高考每年的一个热点，但各地每年的关于共点力平衡问题的题目大多出现在选择题，也相对比较简单。 【备考策略】 1.能够利用所学的解决静态平衡问题的方法处理相关问题。 2.掌握处理动态平衡问题的方法。 3.会利用数学的方法处理临界极值问题。 【命题预测】重点关注共点力静态平衡和动态平衡。 一、受力分析 1.受力分析的一般顺序：先分析场力(重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析其他力． 2.研究对象选取方法： (1)整体法和隔离法． ①当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法． ②在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法． ③整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法． (2)动力学分析法： 对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析求解的方法. 二、共点力平衡的条件、状态和推论 1.平衡状态：(1)静止；(2)匀速直线运动。 2.平衡条件：(1)物体所受合外力为零,即F合=0。 (2)若采用正交分解法,平衡条件表达式为Fx=0,Fy=0。 3.常用推论 (1)若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。 (2)若三个不共线的共点力合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。 受力分析的六个注意点 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。 (2)每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。 (3)合力和分力不能重复考虑。 (4)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析。 (5)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向。 (6)对整体进行受力分析时,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不能在受力分析图中出现;当把某一物体隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。 1.如图所示是翠鸟俯冲捕捉小鱼的精彩画面。如果整个俯冲过程翠鸟做加速直线运动，用O表示翠鸟，G表示翠鸟受到的重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能正确表示此过程中翠鸟受力情况的是(　 ) 解析：选A　根据题意，翠鸟做加速直线运动，所以翠鸟所受合力方向与速度方向相同，根据平行四边形定则分析可知只有A选项中，重力与F的合力的方向有可能与速度方向相同，B、C、D中合力的方向一定与速度方向有夹角，翠鸟不可能做直线运动。所以A正确，B、C、D错误。 2.如图所示，光滑水平桌面上木块A、B叠放在一起，木块B受到一个大小为F水平向右的力，A、B一起向右运动且保持相对静止。已知A的质量为m、B的质量为2m，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．木块A受到两个力的作用 B．木块B受到四个力的作用 C．木块A所受合力大小为 D．木块B受到A的作用力大小为 【答案】C 【详解】A．由于桌面光滑，则两木块一起向右做加速运动，则木块A受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，选项A错误； B．木块B受到重力、地面的支持力、A对B的压力和摩擦力以及力F共五个力的作用，选项B错误； C．整体的加速度则木块A所受合力大小为选项C正确； D．木块B受到A的压力为mg，摩擦力为则作用力大小为选项D错误。故选C。 3.A、B两物体叠放后置于竖直的弹簧与竖直墙面之间，A、B与墙面均粗糙，系统处于平衡状态。现对A施加一个水平向右的推力F，A、B仍静止，下列说法正确的是（    ） A．A物体一定受4个力的作用 B．弹簧弹力一定小于A、B的总重力 C．弹簧长度一定保持不变 D．随着F增大，B与墙面间的静摩擦力可能也增大 【答案】C 【详解】A．对A施加一个水平向右的推力F，A可能只受到重力、支持力和推力，共三个力作用，故A错误； BCD．对A施加推力前，以A、B为整体，水平方向根据受力平衡可知，竖直墙面对B没有弹力作用，则竖直墙面对B没有摩擦力作用，竖直方向根据受力平衡可知，弹簧弹力等于A、B的总重力；对A施加水平向右推力后，A、B仍静止，以A、B为整体，可知竖直方向受力保持不变，则竖直墙面对B仍没有摩擦力，弹簧弹力仍等于A、B的总重力，则弹簧长度一定保持不变，故BD错误，C正确； 故选C。 　解答静态平衡问题的三种常用方法 方法1　合成法与分解法 1．合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反。 2．分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按作用效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件。 1.(2023·浙江1月选考)如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则(　 ) A．FT<FN B．FT＝FN C．FT>G D．FT＝G [解析]　设轻绳与墙的夹角为θ，对足球受力分析如图所示，由物体的平衡条件得：FTcos θ＝G，FTsin θ＝FN，可判断：FT＞G，FT＞FN，故C正确，A、B、D错误。 [答案]　C 2.长期玩手机是会导致颈椎病的。因为长期玩手机，低头会导致颈部肌肉的疲劳，而容易对间盘骨骼产生相应的压力，这样就容易导致颈椎病。现将人体头颈部简化为如图的模型：重心在点的头部，在可绕转动的颈椎（轻杆）的支持力和沿方向肌肉拉力的作用下处于静止。低头时颈椎与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（　　） A．2.0倍 B．2.6倍 C．3.3倍 D．4.2倍 【答案】C 【详解】根据平衡条件，直立时颈椎受到压力 低头时，对重心P进行分析，如图所示 则有解得由于，解得故选C。 方法2　正交分解法 正交分解法：物体受到三个或三个以上共点力的作用而平衡时，将物体所受的力沿互相垂直的方向分解，每个方向上的力都满足力的平衡条件。 。 1.中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直槽内表面均光滑，A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚好能被启动，则施加在A上的水平力F最小应为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】对A、B受力分析如图所示 门闩刚好启动时，对A水平方向上对于B在竖直方向上，A、B间最大静摩擦力为则施加在A上的水平力F最小应为故选B。 方法3　力的三角形法 力的三角形法：对受三个共点力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。 1.　(2023·重庆高三模拟)如图所示，一轻杆两端固定两个小球A、B，A球的质量是B球质量的3倍，轻绳跨过滑轮连接A和B，一切摩擦不计，平衡时OA和OB的长度之比为(　 ) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶3 D．1∶4 [解析]　设绳上拉力为FT，OA长L1，OB长L2，过O点做竖直向下的辅助线交AB为C点，如图所示，利用力的三角形和几何三角形相似，有＝，＝，解得＝，故A、B、D错误，C正确。 [答案]　C 多物体的平衡问题 多物体平衡问题的常用解题方法 整体法 整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法。整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用。 隔离法 隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体的方法。隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。 1.(2022·浙江1月选考)如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为GP和GQ。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态(即P和Q的其余部分均不接触)，P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是(　 ) A．Q对P的磁力大小等于GP B．P对Q的磁力方向竖直向下 C．Q对电子秤的压力大小等于GQ＋F D．电子秤对Q的支持力大小等于GP＋GQ 解析：选D　由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大于GP，A、B错误；对P和Q的整体受力分析，竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于GP＋GQ ，即Q对电子秤的压力大小等于GP＋GQ，C错误，D正确。 1．（2021·广东·高考真题）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和，，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 【详解】A．将拉力F正交分解如下图所示 则在x方向可得出 Fx曲=Fsinα Fx直=Fsinβ 在y方向可得出 Fy曲=Fcosα Fy直=Fcosβ 由题知α < β则 sinα< sinβ cosα> cosβ 则可得到 Fx曲<Fx直 Fy曲>Fy直 A错误、B正确； CD．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，无论是加速还是匀速，则CD错误。 故选B。 【点睛】 2．（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】以点为研究对象，受力分析如图 由几何关系可知 由平衡条件可得 联立可得 故D正确，ABC错误。 故选D。 3．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（　　） A．的竖直分力大于的竖直分力 B．的竖直分力等于的竖直分力 C．的水平分力大于的水平分力 D．的水平分力等于的水平分力 【答案】D 【详解】CD．对结点O受力分析可得，水平方向 即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确； AB．对结点O受力分析可得，竖直方向 解得 则F1的竖直分量 F2的竖直分量 因 可知 选项AB错误。 故选D。 4．（2023·山东·高考真题）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300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（   ）    A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m 【答案】B 【详解】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形变量等于相邻两盘间距，则有 mg= 3∙kx 解得 k= 100N/m 故选B。 5．（2020·山东·高考真题）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． 【答案】C 【详解】当木板与水平面的夹角为时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图 沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力 根据平衡条件可知 对B物块受力分析如图 沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力 根据平衡条件可知 两式相加，可得 解得 故选C。 6．（2022·浙江·高考真题）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角，一重为的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（　　） A．作用力为 B．作用力为 C．摩擦力为 D．摩擦力为 【答案】B 【详解】设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得 解得 以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示 可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为 B正确，ACD错误； 故选B。 7．（2023·浙江·高考真题）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，，半径Ob与重力的夹角为37°。已知，，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】对光滑圆柱体受力分析如图    由题意有 故选D。 8．（2022·浙江·高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　） A．轻绳的合拉力大小为 B．轻绳的合拉力大小为 C．减小夹角，轻绳的合拉力一定减小 D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小 【答案】B 【详解】AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知 联立解得 故A错误，B正确； C．拉力的大小为 其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误； D．摩擦力大小为 可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误； 故选B。 9．（2024·湖北·高考真题）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（　　） A． B． C．2f D．3f 【答案】B 【详解】根据题意对S受力分析如图 正交分解可知 所以有 对P受力分析如图 则有 解得 故选B。 10．（2022·湖北·高考真题）如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（　　） A．μmgk B． C． D． 【答案】C 【详解】Q恰好能保持静止时，设弹簧的伸长量为x，满足 若剪断轻绳后，物块P与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的最大压缩量也为x，因此Р相对于其初始位置的最大位移大小为 故选C。 11．（2024·浙江·高考真题）如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为，细线c、d平行且与水平成（不计摩擦），则细线a、b的拉力分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反，对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为 设细线b与水平方向夹角为α，对A、B分析分别有 解得 故选D。 12．（2023·广东·高考真题）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。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（    ）    A． B． C． D． 【答案】C 【详解】如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解    A C．沿斜面方向，由平衡条件得 故A错误，C正确； B D．垂直斜面方向，由平衡条件得 故BD错误。 故选C。 13．（2024·广东·三模）如图所示，某大型吊灯半径为R，质量为M，且分布均匀，通过四根相同长度的细线悬挂在天花板上半径为r的固定圆盘上，已知，重力加速度为g，四根细线均匀对称分布，且长度可调节。则下列说法正确的是（    ） A．每根细线对吊灯的拉力大小均为 B．将四根细线同时缩短相同长度，细线的张力大小不变 C．将四根细线同时伸长相同长度，细线的张力减小 D．去掉一根细线，假设吊灯位置保持不变，余下三根细线上的张力大小相等 【答案】C 【详解】A．设细线与竖直的夹角为，以吊灯为对象，竖直方向根据受力平衡可得 可得每根细线对吊灯的拉力大小为 故A错误； B．将四根细线同时缩短相同长度，则变大，变小，根据 可知细线的张力大小变大，故B错误； C．将四根细线同时伸长相同长度，则变小，变大，根据 可知细线的张力大小变小，故C正确； D．去掉一根细线，假设吊灯位置保持不变，由于余下三根细线在水平方向的分力不是互成，水平方向根据受力平衡可知，余下三根细线上张力的水平分力大小不相等，所以余下三根细线上的张力大小不相等，故D错误。 故选C。 14．（2024·广东广州·三模）如图所示，为一次高校物理公开课的演示实验情境：一个锥形物件被双手提起静止在空中。锥体表面粗糙，其中一只手对锥体的作用力示意图已画出，则双手对锥体（    ） A．摩擦力的合力等于它们对锥体压力的合力 B．摩擦力的合力小于它们对锥体压力的合力 C．作用力的合力大小等于锥体的重力大小 D．作用力的合力大小大于锥体的重力大小 【答案】C 【详解】根据受力的对称性可知，双手的摩擦力合力竖直向上，设为F1，双手的压力的合力竖直向下，设为F2，锥体的重力竖直向下，设为mg，由共点力平衡可知 F1= F2+mg 整理，可得 F1- F2=mg 作用力的合力大小等于锥体的重力大小。 故选C。 15．（2024·广东·三模）如图所示为一种简易“千斤顶”的示意图，竖直轻杆被套管P限制，只能在竖值方向运动，轻轩上方放置质量为m的重物，轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上，对斜面体施加水平方向的推力F即可将重物缓慢顶起，若斜面体的倾角为θ，不计各处摩擦和阻力，为了顶起重物，下列说法正确的是（　　） A．θ越大，需要施加的力F越大 B．θ越大，需要施加的力F越小 C．θ越大，系统整体对地面的压力越大 D．θ越大，系统整体对地面的压力越小 【答案】A 【详解】AB．对斜面体受力分析，如图所示 根据平衡条件可得 为了顶起重物，则有 联立可得 则θ越大，需要施加的力F越大，故A正确，B错误； CD．对系统整体受力分析，系统整体对地面的压力大小等于系统的总重力，与θ无关，故CD错误。 故选A。 16．（2024·广东汕头·二模）扑克牌可以用来“搭房子”，如图1所示。每一张纸牌的质量为m，在图2的示意图中，下列说法正确的是（　　） A．a纸牌受到其它纸牌的作用力大小为，方向竖直向上 B．b纸牌受到其它纸牌的作用力大小为，方向竖直向上 C．纸牌对地面的压力大小为 D．每一张纸牌的合外力都不相同 【答案】A 【详解】A．a纸牌处于静止状态，受到其它纸牌的作用力和自身重力，根据力的平衡条件可知其它纸牌对a纸牌的作用力大小为，方向竖直向上，故A正确； B．b纸牌处于静止状态，受到其它纸牌的作用力、自身重力和摩擦力作用，则其它纸牌对b纸牌的作用力大小不等于，故B错误； C．共有7张纸牌，整体受力分析，可知地面对其支持力为7mg，则纸牌对地面的压力大小为7mg，故C错误； D．每张纸牌都处于静止状态，合外力都为0，故D错误； 故选A。 17．（2024·广东深圳·二模）如图为我国传统豆腐制作流程中用到的过滤器，正方形纱布的四角用细绳系在两根等长的、相互垂直的水平木杆两端，再通过木杆中心转轴静止悬挂在空中。豆浆过滤完，纱布与豆渣的总质量为m，细绳与竖直方向的夹角始终为。下列说法正确的是（　　） A．此时每根细绳受到的拉力为 B．此时每根细绳受到的拉力为 C．豆浆从纱布流出过程中，忽略纱布的拉伸形变，细绳受到的拉力变大 D．豆浆从纱布流出过程中，纱布中豆浆和豆渣整体的重心不变 【答案】A 【详解】AB．如图由受力分析知，设每根绳子拉力为则 解得 A正确，B错误； CD．豆浆流出过程中整体的质量减少，根据 可知减小；豆浆流出过程中根据整体质量的变化可以判断，整体的重心先向下移，当豆浆流出到一定程度后，重心又会上移，C、D错误； 故选A。 18．（2024·广东湛江·二模）如图所示，国产C919飞机正在沿机身所在直线匀速斜向上飞行，机身与水平方向的夹角为θ，飞机受到的重力大小为G，垂直机身向上的空气升力为，沿飞机前进方向的动力大小为，空气阻力与飞机运动方向相反、大小为。下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】对飞机受力分析，如图所示 根据平衡条件，在水平方向 在竖直方向 联立，解得 故选D。 19．（2024·广东茂名·二模）如图所示，水平地面上静止叠放着a、b两个石块，已知a与b之间接触面切线不水平，不考虑a与b之间的万有引力以及空气影响，下列说法正确的是（    ） A．b对a的支持力与a受到的重力是一对平衡力 B．b共受到5个力的作用 C．地面对b的摩擦力水平向左 D．地面受到的压力等于a和b的重力之和 【答案】D 【详解】A．b对a的支持力与a受到的重力不在同一直线上，所以不是一对平衡力，故A错误； BCD．以a、b两个石块为整体，根据受力平衡可知，地面对b只有支持力作用，没有摩擦力作用，则地面受到的压力等于a和b的重力之和；以b为研究对象，b受到重力、a对b的压力和摩擦力、地面的支持力作用，共4个力的作用，故BC错误，D正确。 故选D。 20．（2024·广东·二模）图甲为家用燃气炉架，其有四个对称分布的爪，若将总质量一定的锅放在炉架上，如图乙所示（侧视图），忽略爪与锅之间的摩擦力，若锅是半径为的球面，正对的两爪间距为，则下列说法正确的是（    ） A．越大．爪与锅之间的弹力越小 B．越大，爪与锅之间的弹力越大 C．越大，锅受到的合力越大 D．越大，爪与锅之间的弹力越小 【答案】A 【详解】对锅进行受力分析如图所示 炉架的四个爪对锅的弹力的合力与锅受到的重力大小相等，方向相反，即 则越大，爪与锅之间弹力越小，同理越大，爪与锅之间弹力越大，锅受到的合力为零。 故选A。 21．（2024·广东广州·一模）如图，港珠澳大桥人工岛建设时，起重机用8根对称分布且长度均为22米的钢索将直径为22米、质量为的钢筒匀速吊起，重力加速度取，则此过程每根钢索所受到的拉力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由于钢筒的直径为22米，钢索的长度为22米，则每两根钢索与直径构成等边三角形，所以每根钢索与竖直方向的夹角为；设每根钢索受到的拉力大小为F，竖直方向根据平衡条件可得 解得 故选B。 二、多选题 22．（2023·湖北·高考真题）如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（    ）    A．弹簧的劲度系数为 B．小球在P点下方处的加速度大小为 C．从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大 D．从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同 【答案】AD 【详解】A．小球在P点受力平衡，则有 ，， 联立解得 A正确； C．在PM之间任取一点A，令AO与MN之间的夹角为，则此时弹簧的弹力为 小球受到的摩擦力为 化简得 在MP之间增大在PN减变小，即摩擦力先变大后变小，C错误； D．根据对称性可知在任意关于P点对称的点摩擦力大小相等，因此由对称性可知M到P和P到N摩擦力做功大小相等；D正确； B．小球运动到P点下方时，此时摩擦力大小为 由牛顿第二定律 联立解得 B错误。 故选AD。 1 / 29 学科网（北京）股份有限公司 $$