第4讲 牛顿第三定律　共点力平衡 课时作业 -2027届高考物理一轮专题复习

**基本信息** 以牛顿第三定律及共点力平衡为核心，通过四类命题视角构建“概念辨析-方法应用-问题进阶”的训练体系，注重科学思维中的模型建构与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |命题视角1|2题（含2022广东卷）|牛顿第三定律理解，平衡力与相互作用力辨析|从概念本质出发，通过受力分析建立平衡力与相互作用力的区别逻辑| |命题视角2|2题（含2025陕晋青宁卷）|物体受力分析，整体法与隔离法应用|以平衡条件为基础，通过整体与隔离的转换培养系统分析能力| |命题视角3|2题（含2025福建卷）|静态平衡问题，多物体系统平衡|整合受力分析与平衡条件，提升复杂场景下的科学推理能力| |命题视角4|4题|“活结”“死结”“动杆”“定杆”模型，绳杆弹力分析|从模型建构入手，深化对弹力性质的理解及平衡条件的综合应用|

第4讲牛顿第三定律　共点力平衡 课时作业 命题视角1　牛顿第三定律的理解及应用,区分平衡力与相互作用力 1.(2022·广东卷)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】 以结点O为研究对象,进行受力分析,由平衡条件可得F=2F1cos 30°=F1。 2.如图所示,在水平地面上,一名同学单手倒立斜靠在一大木箱上(木箱侧面光滑),已知同学的质量小于木箱质量,同学和木箱均保持静止状态,则下列说法正确的是(　　) A.同学受到地面的摩擦力小于木箱受到地面的摩擦力 B.同学受到地面的摩擦力与木箱受到地面的摩擦力是一对平衡力 C.同学受到木箱向右的弹力与地面对人向左的摩擦力是作用力与反作用力 D.同学受到的重力的平衡力是地面对他向上的弹性力 【答案】 D 【解析】 对同学和木箱的整体分析,水平方向受合力为零,则同学受到地面的摩擦力与木箱受到地面的摩擦力大小相等,方向相反,选项A错误;同学受到地面的摩擦力与木箱受到地面的摩擦力作用在两个物体上,不是一对平衡力,选项B错误;弹力和摩擦力是不同性质的力,则同学受到木箱向右的弹力与地面对人向左的摩擦力不是作用力与反作用力,选项C错误;同学受到的重力的平衡力是地面对他向上的弹性力,选项D正确。 命题视角2　分析物体受力,灵活使用整体法与隔离法 3.(2025·陕晋青宁卷)如图,质量为m的均匀钢管,一端支在粗糙水平地面上,另一端被竖直绳悬挂,处于静止状态,钢管与水平地面之间的动摩擦因数为μ、夹角为θ,重力加速度大小为g。则地面对钢管左端的摩擦力大小为(　　) A.μmgcos θ B.μmg C.μmg D.0 【答案】 D 【解析】 对钢管受力分析,如图所示,若钢管受到地面的摩擦力,则钢管水平方向受力不平衡,钢管不可能处于静止状态,故地面对钢管左端的摩擦力大小为零,A、B、C错误,D正确。 4.质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处,它们的截面图如图所示,截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上,地面受到压力为FN,所有摩擦忽略不计,重力加速度为g。则(　　) A.F>mg B.F=(M+m)g C.FN=(M+m)g D.FN>(M+m)g 【答案】 C 【解析】 对圆球B受力分析如图。 可知β=45°,A对B的弹力FAB=,根据牛顿第三定律B对A的弹力FAB′=FAB=,则F=FAB′sin β=mg,故A、B错误;对AB整体分析,受平衡力,受到地面的支持力F支=Mg+mg,由牛顿第三定律可知地面受到的压力大小为FN=F支=(M+m)g,故C正确,D错误。 命题视角3　解决静态平衡问题,灵活使用整体法与隔离法 5.(2025·福建卷)“风动石”是福建省著名的自然景观,如图所示。无风时,“风动石”在重力和底部巨石作用力F1的作用下静止不动。若“风动石”受到一水平方向的风力作用时仍保持静止,此时底部巨石对其作用力为F2,则(　　) A.F1的大小比F2的小 B.F1的大小比F2的大 C.F1与F2大小相等 D.F1与F2方向相同 【答案】 A 【解析】 底部巨石对“风动石”的作用力为支持力和静摩擦力的合力,无风时,“风动石”的受力情况如图甲所示,F1=G;“风动石”受到水平风力作用时,受力情况如图乙所示,根据力的平衡条件可知F2>G,则F2>F1。故选项A正确。 6.如图所示,用三根相同细线a、b、c将重力均为G的两个灯笼1和2悬挂起来。两灯笼静止时,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平。则(　　) A.a中的拉力大小为G B.c中的拉力大小为G C.b中的拉力小于c中的拉力 D.只增加灯笼2的质量,b最先断 【答案】 A 【解析】 将两灯笼看作一个整体,对整体受力分析,如图所示。根据平衡条件可得Facos 30°= 2G,Fasin 30°=Fc,解得Fa=G,Fc=G,故A正确,B错误;对灯笼2隔离分析,利用平衡条件可得Fb==G>Fc=G,故C错误;三根相同细线a、b、c的拉力大小关系为Fa=G>Fb=G>Fc=G,因三根相同细线所能承受的最大拉力相同,故只增加灯笼2的质量,由上可知,a最先断,故D错误。 命题视角4　“活结”“死结”与“动杆”“定杆”问题,分析绳、杆的弹力是关键 7.如图甲所示,吊车是建筑工地常用的一种大型机械。为了便于研究问题,将它简化成如图乙所示的模型,硬杆OB的一端装有定滑轮,另一端固定在车体上;质量不计的绳索绕过定滑轮吊起质量为m的物体匀速上升,不计定滑轮的质量以及滑轮与轴承之间的摩擦,重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A.OA段绳索受到的拉力小于mg B.OA段绳索受到的拉力大于mg C.OB杆对定滑轮的支持力小于2mg D.绳索对定滑轮的作用力大于2mg 【答案】 C 【解析】 物体被匀速提升,所以绳索的拉力F与物体的重力mg平衡,则F=mg,A、B错误;绳索对定滑轮的作用力如图所示,设两绳索之间的夹角为2α,则绳索对定滑轮的作用力F合= 2mgcos α,由于0<α<,则F合<2mg;定滑轮受到两根绳索的拉力F和OB杆的支持力,三力平衡,所以OB杆对定滑轮的支持力与F合等大反向,则OB杆对定滑轮的支持力小于2mg,C正确,D错误。 8.如图所示,绳梯从天花板垂下来且最下端没有触及地面,某建筑工人正在爬绳梯,他的左脚踏于横木、右脚凌空,处于平衡状态。若建筑工人所受的重力为G1,绳梯所受的重力为G2,双手施加于横木的作用力大小为F,方向竖直向下,下列说法正确的是(　　) A.建筑工人受到两个力的作用 B.天花板对绳梯的作用力大小为G1+G2 C.左脚施加于横木的作用力大小为G1+G2+F D.左脚对横木的作用力大于横木对左脚的作用力 【答案】 B 【解析】 工人受到重力以及来自横木对脚和双手的支持力,故A错误;整体处于平衡,对整条绳梯(含工人)整体分析可知,天花板对绳梯的拉力F′=G1+G2,故B正确;对工人分析可知,左脚施加于横木的作用力大小为F″=G1-F,故C错误;根据牛顿第三定律可知,左脚对横木的作用力等于横木对左脚的作用力,故D错误。 9.如图甲所示为架设在山坡上的高压电线塔,由于相邻两高压塔距离较远,其间输电导线较粗,导线较重,导致平衡时导线呈弧形下垂。如图乙所示,若其中两相邻高压塔之间一条输电线平衡时呈弧形下垂的最低点为C,输电线粗细均匀,已知弧线BC的长度是AC的3倍,而左塔B处电线切线与竖直方向夹角为β=30°,则右塔A处电线切线与竖直方向夹角α应为(　　) A.30° B.45° C.60° D.75° 【答案】 C 【解析】 设输电线在A、B、C三个位置的拉力分别为FA、FB、FC,FC一定沿着弧线切线方向,即水平方向,设A、B间输电线的质量为m,对AC段输电线,根据平衡条件,在竖直方向有FAcos α=mg,在水平方向有FAsin α=FC,对BC段输电线,根据平衡条件,在竖直方向有FBcos β= mg,在水平方向有FBsin β=FC,联立解得α=60°,C正确。 10.如图甲所示为一鸡蛋收纳架,利用斜坡使鸡蛋自动滚下。斜坡底端有一竖直挡板,斜坡倾角θ=30°并开有凹槽,凹槽宽度为R。现将5个鸡蛋放置在鸡蛋架上,将鸡蛋简化为质量为m,半径为R的球,图乙为正视图,图丙为沿斜坡方向视角。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是(　　) A.鸡蛋架对5号鸡蛋的作用力大小为mg B.4号鸡蛋对5号鸡蛋的支持力大小为mg C.竖直挡板对1号鸡蛋的支持力大小为mg D.凹槽单侧对5号鸡蛋的支持力大小为mg 【答案】 C 【解析】 对5号鸡蛋进行分析,根据平衡条件,鸡蛋架对5号鸡蛋的作用力大小FN5=mgcos θ= mg,故A错误;对5号鸡蛋进行分析,根据平衡条件,4号鸡蛋对5号鸡蛋的支持力大小FN45=mgsin θ=mg,故B错误;对5个鸡蛋整体进行分析,根据平衡条件可知,竖直挡板对1号鸡蛋的支持力大小为F挡板=5mgtan θ=mg,故C正确;根据对称性可知,凹槽单侧对5号鸡蛋的支持力大小相等,设该支持力方向与垂直于斜坡方向夹角为α,根据几何关系有sin α==,解得α=45°,对5号鸡蛋进行分析,结合上述有2FNcos α=FN5=mg,解得FN=mg,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4讲牛顿第三定律　共点力平衡 课时作业 命题视角1　牛顿第三定律的理解及应用,区分平衡力与相互作用力 1.(2022·广东卷)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 2.如图所示,在水平地面上,一名同学单手倒立斜靠在一大木箱上(木箱侧面光滑),已知同学的质量小于木箱质量,同学和木箱均保持静止状态,则下列说法正确的是(　　) A.同学受到地面的摩擦力小于木箱受到地面的摩擦力 B.同学受到地面的摩擦力与木箱受到地面的摩擦力是一对平衡力 C.同学受到木箱向右的弹力与地面对人向左的摩擦力是作用力与反作用力 D.同学受到的重力的平衡力是地面对他向上的弹性力 命题视角2　分析物体受力,灵活使用整体法与隔离法 3.(2025·陕晋青宁卷)如图,质量为m的均匀钢管,一端支在粗糙水平地面上,另一端被竖直绳悬挂,处于静止状态,钢管与水平地面之间的动摩擦因数为μ、夹角为θ,重力加速度大小为g。则地面对钢管左端的摩擦力大小为(　　) A.μmgcos θ B.μmg C.μmg D.0 4.质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处,它们的截面图如图所示,截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上,地面受到压力为FN,所有摩擦忽略不计,重力加速度为g。则(　　) A.F>mg B.F=(M+m)g C.FN=(M+m)g D.FN>(M+m)g 命题视角3　解决静态平衡问题,灵活使用整体法与隔离法 5.(2025·福建卷)“风动石”是福建省著名的自然景观,如图所示。无风时,“风动石”在重力和底部巨石作用力F1的作用下静止不动。若“风动石”受到一水平方向的风力作用时仍保持静止,此时底部巨石对其作用力为F2,则(　　) A.F1的大小比F2的小 B.F1的大小比F2的大 C.F1与F2大小相等 D.F1与F2方向相同 6.如图所示,用三根相同细线a、b、c将重力均为G的两个灯笼1和2悬挂起来。两灯笼静止时,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平。则(　　) A.a中的拉力大小为G B.c中的拉力大小为G C.b中的拉力小于c中的拉力 D.只增加灯笼2的质量,b最先断 命题视角4　“活结”“死结”与“动杆”“定杆”问题,分析绳、杆的弹力是关键 7.如图甲所示,吊车是建筑工地常用的一种大型机械。为了便于研究问题,将它简化成如图乙所示的模型,硬杆OB的一端装有定滑轮,另一端固定在车体上;质量不计的绳索绕过定滑轮吊起质量为m的物体匀速上升,不计定滑轮的质量以及滑轮与轴承之间的摩擦,重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A.OA段绳索受到的拉力小于mg B.OA段绳索受到的拉力大于mg C.OB杆对定滑轮的支持力小于2mg D.绳索对定滑轮的作用力大于2mg 8.如图所示,绳梯从天花板垂下来且最下端没有触及地面,某建筑工人正在爬绳梯,他的左脚踏于横木、右脚凌空,处于平衡状态。若建筑工人所受的重力为G1,绳梯所受的重力为G2,双手施加于横木的作用力大小为F,方向竖直向下,下列说法正确的是(　　) A.建筑工人受到两个力的作用 B.天花板对绳梯的作用力大小为G1+G2 C.左脚施加于横木的作用力大小为G1+G2+F D.左脚对横木的作用力大于横木对左脚的作用力 9.如图甲所示为架设在山坡上的高压电线塔,由于相邻两高压塔距离较远,其间输电导线较粗,导线较重,导致平衡时导线呈弧形下垂。如图乙所示,若其中两相邻高压塔之间一条输电线平衡时呈弧形下垂的最低点为C,输电线粗细均匀,已知弧线BC的长度是AC的3倍,而左塔B处电线切线与竖直方向夹角为β=30°,则右塔A处电线切线与竖直方向夹角α应为(　　) A.30° B.45° C.60° D.75° 10.如图甲所示为一鸡蛋收纳架,利用斜坡使鸡蛋自动滚下。斜坡底端有一竖直挡板,斜坡倾角θ=30°并开有凹槽,凹槽宽度为R。现将5个鸡蛋放置在鸡蛋架上,将鸡蛋简化为质量为m,半径为R的球,图乙为正视图,图丙为沿斜坡方向视角。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是(　　) A.鸡蛋架对5号鸡蛋的作用力大小为mg B.4号鸡蛋对5号鸡蛋的支持力大小为mg C.竖直挡板对1号鸡蛋的支持力大小为mg D.凹槽单侧对5号鸡蛋的支持力大小为mg 学科网（北京）股份有限公司 $