第二章 第5节 共点力的平衡(二)(动态平衡问题)-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

第5节共点) (动态平得 ☑应用提优考点全面，能力提升|限时：40min 1.如图所示，粗糙水平面上放有截面为，圆周的 柱状物体A,A与墙面之间放一光滑的圆柱形 物体B,对A施加一个水平向左的力F,使A 缓慢地向左移动少许，在这一过程中() A.墙壁对B的弹力先减小后增大 B.A对B的弹力一直增大 C.A受到的摩擦力一直增大 D.A受到的地面支持力不变 Q QD 7777777777777777 (第1题) (第2题) 2.(2025·重庆一模)（多选）如图所示，一户外 运动爱好者借助绳子跨越鸿沟.A、B是一轻 绳（不可伸长）的两端点，且AB连线水平，爱 好者双手紧握绳上C点，缓慢以很小的幅度 前后交替移动双手运动到最低点D.该过程 中的每个位置，爱好者受力均视为平衡，则下 列说法正确的是 () A.运动到D点前，后方轻绳的张力始终小于 前方轻绳的张力 B.运动到D点前，后方轻绳的张力始终大于 前方轻绳的张力 C.在C,D两处，前后两段轻绳的张力变化 量大小相等 D.在C、D两处，前后两段轻绳的张力变化 量大小不等 3.(2025·山东菏泽一模)图甲是为了保护腰 椎，搬起重物的正确姿势.搬起重物是身体肌 肉、骨骼、关节等部位共同作用的过程，现将 其简化为图乙所示的模型.设脚掌受地面竖 第二章相互作用学霸高春 的平衡（二） 问题) 直向上的弹力大小为F、,膝关节弯曲的角度 为0，该过程中大、小腿部的肌群对膝关节的 作用力F始终水平向后，且大腿骨、小腿骨 对膝关节的作用力F,和F,大致相等.人缓 慢搬起重物的过程中，下列说法正确的是 A.F、逐渐变大 B.F,逐渐变大 C.F逐渐变小 D.脚掌受地面竖直向上的弹力是因为脚掌 发生形变而产生的 7777777777007777 (第3题) (第4题) 4. (2024·山东菏泽二模)在楼房维修时，工人 使用如图所示的装置提升建材，为防止碰撞 阳台，跨过光滑定滑轮的a绳和b、c绳连结 在0点，甲在固定位置拉动绳的一端使建材 上升，乙在地面某固定位置用力拉着足够长 的b绳.在建材沿竖直方向匀速上升过程中， 下列说法正确的是 () A.甲受到的支持力Nm变大，乙受到的支持 力Nz变大 B.甲受到的支持力Nm变小，乙受到的支持 力Nz变小 C.甲受到的摩擦力∫甲变大，乙受到的摩擦 力f2变小 D.甲受到的摩擦力∫变小，乙受到的摩擦 力f之变大 027 学霸高春白题物理 5.(2025·广东深圳高级中学诊断)抖空竹是 一种传统杂技.如图所示，表演者一只手控 制A不动，另一只手控制B分别沿图中的四 个方向缓慢移动，忽略空竹转动的影响，不计 空竹和轻质细线间的摩擦，且认为细线不可 伸长，下列说法正确的是 A.沿虚线a向左移动，细线的拉力减小 B.沿虚线b向上移动，细线的拉力增大 C.沿虚线c斜向上移动，细线的拉力减小 D.沿虚线d向右移动，细线对空竹的合力 增大 6.(2025·山东日照一模)如图所示，水平地面 上固定着一个竖直圆形轨道，圆心为0，轨道 内壁光滑轨道内放置一个质量为m的小球， 在水平拉力F的作用下静止在轨道内侧A 点，A0连线与竖直方向的夹角0=30°，轨道 对小球的支持力大小为F、,重力加速度为g 改变拉力F,小球始终静止在A点.下列说 法正确的是 ( A.将拉力F逆时针缓慢旋转45°的过程中， F的最小值为e B.将拉力F逆时针缓慢旋转45°的过程中， F、的最小值为(3-1)mg C.将拉力F顺时针缓慢旋转45°的过程中， F先减小后增大 D.将拉力F顺时针缓慢旋转45°的过程中， F、的最小值为2mg 托盘 重物 00 较支龙 轻杆 0. 1oo月 较支座 zwmmgno2m w2230227222222 (第6题) (第7题) 7.(2025·广东广州一模)（多选）如图为一承 重装置，两个相同的铰支座分别与地面和托 盘固定，用四根相同的轻杆铰接已知轻杆长 度均为L,铰接处a、b间距与轻弹簧原长相 等，弹簧劲度系数为k,弹簧轴线与轻杆夹角 为0.在托盘上放置重物，平衡时0=45°.现用 外力控制重物缓慢下移直至日=30°.弹簧始 终处于弹性限度内，不计铰支座质量，不计摩 擦阻力，则 () A.0=45时弹簧弹力大小为2kL B.0=45时轻杆弹力大小为√2kL C.托盘和重物的总重力大小为kL D.从0=45°到0=30°过程中重物下降高度 为(2-1)L 8 ,(2025·安徽芜湖二模)长城被列为世界建 筑的七大奇迹之一，在修筑长城时为了节省 人力，工人在高处用绳子拉着工料运送到高 处，简易图如图所示由地面的A点向建筑工 地竖直固定的杆B处搭建一倾角0=15的斜 坡，在杆的顶端固定一光滑的定滑轮，工人通 过绳子拴接工料跨过定滑轮将工料由A点缓 慢地拉到B处.已知AC=OC,工料的质量 为m,工料与斜坡间的动摩擦因数为4，重力 加速度大小为g,下列说法正确的是() A.若4=0，细绳的拉力逐渐减小 B.若4=0，工料对斜坡的压力逐渐增大 3 C.若μ=3 、细绳的最小拉力大小为)mg D.若u= ,细绳的拉力先减小后增大形相包有.5、F (2)由图可知， 稳定时两绳互相垂直，现保持右侧绳和结点0的位置不动，即两个 力的合力不变，F2方向不变，将细绳O4绕0点在纸面内顺时针转 动一小角度，则F,变大 第4节共点力的平衡（一） (静态平衡问题) 1.A解析：设每个爪对锅的支持力方向与竖直方向的夹角为日，竖直 方向根据受力平衡可得4Wcas0=G,解得N4C。:,放述A 2.B解析：分别对三种形式的滑轮进行受力分析，如图所示，设绳子 受到滑轮的作用力分别为N,N。N。,各图中绳子拉力均为mg: T B 09 0A930 图(a 图b】 图(c 由共点力的平衡， 在图(a)中，有N。=2 mgcos30°=5mg, 在图(b)中，有N=2 mngcos60°=mg, 在图(c)中，有N.=2 ngcos60°=g, 可知N,>N=N。 故选B. 3.C解析：由于运动员处于静止状态，两条绳子对他的拉力的合力等 于他的重力mg,则有2Tcs0=mg,根据几何关系有sin0= D-d 2 一，可得每条绳子上的拉力大小为T=1256N故选C. 4.D解析：小球P静止，由平衡条件知，绳子拉力大小为T=2mg,由 于Tsi0=mg,则圆环Q不受杆的支持力作用，可见杆对圆环Q没 有摩擦力，由力的合成知，轻绳对定滑轮的作用力大小F,= 2T@g25g,方向与竖直方向度30角斜向左下方，由牛锁 第三定律知，定滑轮对轻绳作用力的方向与竖直方向成30°角斜向 右上方，大小为F=F=25mg故选D 5.B解析：令正四面体的棱长为L,地球仪中的磁体到下侧磁极之间 连线与竖直方向夹角为0.根据几何关系有n0▣ 2c0s30° 可知0=V3-(5了6 3 根据对称性可知，每个磁极对 磁体的作用力大小均相等，对磁体进行分析，根据平衡条件有 3Neos0=mg,解得N= 6mg放选B. 6.A解析：根据题意，对杯盖两接触点受力分析如图所示： 一学霸高考·白 由平衡条件有宁g+N0=0,又有成，联立解得N 12.5mg.故选A. 7.A解析：由平衡条件可知，半球面对细杆A端的弹力和对G端的弹 力过球心O,且与小球B的重力平衡，所以小球B应在0点正下方， 受力情况如图所示： 4mg 根据正弦定理可得5..0B.AB OB BC sna血Brn乙AnB'in∠cna结合 已知条件FA=2Fc,解得BC=2AB,又因为AB+BC=L,解得BC= 子L故选人 8.D解析：由分析知，当B恰好能相对A沿接触面上滑时，对应的F最 小对A、B进行受力分析易得，对B在竖直方向有Nc0a45°= fin45+mg,对A在水平方向有Nansin45fcos45°=F,又f=uWAs, 联立得 mg故选D. 9.B解析：对绳子受力分析如图所示： 其中T刀、T2分别是左右悬点对绳子的拉力大小，设重绳最低点（孤 底)的张力大小为F,分析可知其方向为水平方向，对重绳最低点左 半部分，由平衡条件有Tsia=F:对重绳最低点右半部分，由平衡 条件有T2sinB=F;对重绳，由平衡条件有T2csB+T,cosa=mg;联 血asinB故选B. 立解得F■mgin(ap) 10.B解析：从侧面观察运载中的石墩，其受力分析如图甲所示，由平 衡条件有Fa=mg℃0s30°.从正面观察运载的石嫩，黑色部分为两 条义车臂，石墩受力分析如图乙所示.F,为单个义车臂对石墩的 支持力，则有2F支c0s30°=Fa.单个叉车臂受到石墩的压力为 F支=2mg由牛顿第三定律可知单个又车臂受到石嫩的压力为 F压=2mg放选B 车把 30 卡mg 第5节共点力的平衡（二） (动态平衡问题) 1.D解析：AB.对B受力分析，受到重力mg、A对B的支持力N和墙 题·物理·09一 壁对B的支持力N,如图： 当A向左移动后，A对B的支持力N的方向不断变化，根据平衡条 件可以知道：A对B的支持力W"和墙壁对B的支持力N都在不新减 小，故AB错误； CD,对A和B整体受力分析，受到总重力G、地面支持力F、推力F、 地面的摩擦力和墙壁的弹力N,如图： Fs↑ G+ 根据平衡条件有：F=N+f.F、=G,地面的支持力不变，由于∫是滑动 摩擦力f=μF%,地面粗糙程度不变时∫不变，放C错误，D正确.故 选D. 2.BC解析：AB.由于该过程中每个位置，爱好者受力均视为平衡，在 C点，设前后两段轻绳的弹力大小分别为T靠、T。,前后两段轻绳与 竖直方向的夹角分别为aB,则有T前ina=T后inB,且a>B,可得 T后>Tm,结合分析可知，运动到D点前，后方轻绳的张力始终大于 前方轻绳的张力，故B正确，A错误：CD.在C、D两处，前后两段轻 绳的张力的合力不变，根据矢量三角形的合成法则可知，这两段轻 绳的张力变化量（关量）等值反向，故C正确，D错误故选C 3.C解析：A.人缓慢搬起重物的过程中，脚掌受到竖直向上的弹力 与人和重物的总重力平衡，大小不变，A错误：BC.设大腿骨、小腿 骨对膝关节的作用力大小为F1,则它们之间的夹角为日，F即为它 们合力，则有2F1s乞=F,脚掌所受地面竖直向上的弹力约为 2FN =血号联立可得F:。人缓慢振起重物的过程中，膝 盖弯曲的角度日变大，F,、F逐渐变小，B错误，C正确：D.脚掌受地 面竖直向上的弹力是因为地面发生形变而产生的，D错误故选C. 4.B解析：AB.重物沿竖直方向匀速上升，O点受到c绳的拉力大小 等于重物的重力，受力分析如图所示 F大 2F=G 当物体上升时，α绳与竖直方向的夹角变大，b绳与竖直方向的夹角 变小，根据平行四边形定则可知α、b绳中的拉力都变大，对甲分析可 知，甲手中的绳子与竖直方向的夹角不变，设夹角为0，则有 Fcs+N=Cm,故随着F变大，Nm减小对乙分析可知，乙手中 的绳子与竖直方向的夹角变小，设夹角为&，则有F,cosa+Nz= G之，故随着F。变大，a或小，Nz或小，故A错误，B正确：CD.根据 前面分析可知对工人甲水平方向Fsin0=f单，故随者F.变大，f甲 增大，对重物和乙整体分析，水平方向上根据平衡条件可知工人乙 水平方向上受到地面的摩擦力等于a绳沿水平方向上的分力，所以 工人乙受到地面的摩擦力越来越大，故CD错误.故选B. 5.A解析：设AB两点水平间距为x,细线总长为L,细线与竖直方向 的夹角为8，如图所示： 一学霸高考·白 0 由儿何关系可得血9=亡，根据平衡条件可得2Ps0=gA沿虚 线a向左移动，x减小、8减小、cs8增大，则细线的拉力减小。 故A正确：B.沿墟线b向上移动，x不变0不变、cos0不变，细线的 拉力不变，故B错误：C.沿虚线c斜向上移动，x增大、0增大、c0 减小，细线的拉力增大，故C错误：D.沿虚线d向右移动，空竹受力 平衡，根据平衡条件可知，细线对空竹的合力与重力等大反向，所以 细线对空竹的合力不变，故D错误故选A 6.B解析：AB.将拉力F逆时针缓慢旋转45的过程中，小球若能静 止在A点，根据三角形法则，画出小球的受力变化情况，如图所示： 由图中可以看出，F先变小后变大，当F与F、垂直时拉力最小为 P。=mg血30=2mg,F一直诚小，根据正弦定理可知最小值为 Fxmis mg im4行m(180P-30°-45，解得Fam=(~5-1)mg,故A辑误， B正确：CD.将拉力F顺时针缓慢旋转45的过程中，如图所示： 则拉力P都在增大，八的最小值为03 3mg,放 CD错误故选B. 7.AD解析：A.根据题意，饺接处a、b间距与轻弹簧原长相等，当= 45°时，弹簧的伸长量为△x=2Lcos45°，弹簧弹力大小为Fm=k△x, 联立解得F彝=2L,故A正确：BC.当0=45时，对托盘和重物整 体进行受力分析，在竖直方向上，由平衡条件有2P杆cs45°=G,对 弹簧与轻杆连接点进行受力分析，水平方向2F杆cs45°=F,联立 解得F杆=从，G=√2L,故BC错误；D.根据几何知识，当0=45时， 托盘离地面的高度为，=2Lsi45°，当0=30°时，托盘离地面的高 度为2=2Lsin30°，则重物下降高度为△h=h1-h2=(反-1)L,故 D正确.故选AD. 8.C解析：AB.若4=0，对工料受力分析，如图所示： 专用度 工料沿斜坡缓慢向上移动的过程中，细绳与竖直方向的夹角逐渐诚 小，故细绳的拉力逐渐增大，由牛领第三定律可知，工料对斜坡的压 力逐渐减小，故AB错误：CD.若4= 了，对工料受力分析，如图所示： 题·物理·10一 设细绳与斜坡间的夹角为a,沿斜坡方向有mgin9+f=Fcoa,垂直 斜坡方向有mgoos0=Fsi血a+f,又f户u解得F=2in（60°+a √2mg 分析可知，细绳与斜坡的夹角《由30°逐渐增大到75°，故细绳的拉 力一直增大，当a=30°时，细绳的拉力最小，此时F 2mg,故C正 确，D错误故选C. 专题探究4动态平衡问题的四种解法 1.A解析：以0点为研究对象，0点受到空调外机的压力、OA和OB 的作用力，如图所示.空调外机对0点的压力大小等于空调外机的重 力，保持不变，OA的作用力方向不变，若斜梁变短一点，则F2与外 策的夹角0变大，根据平衡条件可得，=mGm8,=二。放当0 变大时，F和F2均变大.故选A B 2.B解析：对小球未施加拉力时，设细线与竖直方向夹角为6，如图 施加拉力后，小球再次平衡时，设重力与水平拉力的合力为G,G与 竖直方向夹角为a,细线与合力C反向延长线夹角为6，则ana= G3,可得csa=3 F7 ,G=G=4N,同时，线段ab在垂直合 cos a 3 力G"方向投影的长度d”=dco=40x3 cm=30cm=0.3m,L= d'3 50cm=0.5m,可得sin0= 工=了，则小球再次平衡时，有 2T0s=G,代人数据联立解得，ab间细线的张力为：T=5N,故 6 B正确，ACD错误.故选B. G C 3.B解析：对物体受力分析，并构建封闭的矢量三角形，如图所示： 由图可知，在拉力到达竖直方向前，与竖直方向的夹角越来越小，拉 力F增大，F,碱小，经过竖直方向后，夹角又逐渐变大，拉力F雏续 增大，F、也增大，故B正确.故选B 4.AD解析：由题意易知两弹簧弹力等大且它们的合力F大小不变 方向在∠POQ的角平分线上，故结点0受到Foy、Fow、F而平衡，作 出力的矢量三角形，如图所示： 可知将ON沿逆时针方向缓慢旋转60°的过程中，F。v先诚小后增 大，FN一直减小故选AD. 5.C解析：AB.由于系统处于静止状态，A球在悬点正下方，故A球只 受重力和细绳OA拉力作用，且二力平衡，故细线OA的拉力大小等 一学霸高考·白 于m1g=30N,轻杆对A,B球均没有作用力，故AB错误：C,小球B 受竖直向下的重力、沿悬线OB斜向上的拉力F和F的作用而处 于静止状态，三力的合力为零，表示三力的线段构成封闭三角形如 图所示： 由于重力的大小及方向不变，悬线拉力的方向不变，F缓慢从水平沿 逆时针转过90°的过程中，细线0B的拉力不断减小，外力F先减小 后增大，故C正确：D,细线0B与轻杆怡好垂直，且轻杆长度为， 细线OA长为L,故OB与竖直方向夹角为9=30，由儿何关系可知」 当F的方向与OB垂直时F最小，由几何关系知此时Fm=2m& 1 10N,故D错误故选C. 6.A解析：对0点受力分析如图所示： B 0 根装相敏三角形类系可知品治品援慢调整浅压轩4，使品 素OB逐渐趋近水平，在此过程中O4变大，0B不变，可知FA和变大， Fn不变.故选A 7,C解析：根据题意，对小球受力分析，受拉力、支持力和重力，把拉 力和支持力平移，组成矢量三角形，延长AO和BC交于D点，如图 所示： 由几何关系和相似三角形有=。解得F=二。故 mgL 选C 8.D解析：在倒出水桶的过程中，两个支持力的夹角是个确定值，受 力情况如图所示： 限照力的示意图结合平衡条件可得品。品后器。，在转动过程 中a从90增大到180°，则sna不断减小，F2将不断诚小：而B从钝 角减小到锐角，其中跨过了90°，因此nB先增大后减小.则F,先增 大后减小，故D正确、ABC错误故选D. 9.C解析：AB.平衡时细线与竖直方向间的夹角8=30°，则此时外力 F与细线间的夹角为120°：保持外力F与细线间的夹角不变，缓慢 题·物理·11一