2027届高考物理一轮复习专项训练：第二章 “F合=2Fcosθ2”模型与整体法 、隔离法在受力分析中的应用

**基本信息** 以“F合=2Fcos”模型建构与整体法/隔离法应用为核心，通过典型情境实现科学推理与模型迁移，系统突破受力分析难点。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |“F合=2Fcos”模型|5题（射箭/阻拦索等）|力的合成公式应用、几何关系分析、胡克定律结合|从弹力计算到合力推导，构建“分力-夹角-合力”定量关系链| |整体法、隔离法|6题（木箱/斜劈等）|系统选取策略、受力分析步骤、牛顿第三定律应用|从个体隔离到系统整体，形成“局部-整体”受力分析层级逻辑|

“F合=2Fcos”模型 (分值：30分) 1~5题每题6分 1.(2025·浙江金兰教育合作组织检测)如图甲所示是杭州亚运会射箭运动员射箭的场景。已知弓的顶部跨度(弓臂两端支撑点之间的水平距离)为l，弦均匀且弹性良好，其自由长度为l。发射时弦和箭可简化为如图乙所示模型，假设弓的跨度保持不变，箭在弦的正中间，弦夹在类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去。已知弦的劲度系数为k，发射箭时弦的最大长度为2l(弹性限度内)，则箭被发射瞬间所受的弹力大小为(设弦的弹力满足胡克定律)(　　) A.kl B.kl C.kl D.2kl 2.(多选)(2026·上海市复旦大学附属中学检测)为使舰载机在几秒内迅速停在航母上，需要利用阻拦索将航载机高速拦停(如图甲所示)，此过程可简化为如图乙所示模型，设航母表面为一平面，阻拦索两端固定，并始终与航母平面平行。舰载机从正中央钩住阻拦索，实现减速。阻拦索为弹性装置，刚接触，阻拦索就处于绷紧状态，下列说法正确的是(　　) A.舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，阻拦索对舰载机的弹力变大 B.舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，舰载机所受摩擦力变大 C.当阻拦索被拉至夹角为60°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F D.当阻拦索被拉至夹角为120°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F 3.(2025·吉林长春市一模)某同学用光滑的硬钢丝弯折成“”形状，将它竖直固定放置。OB沿竖直方向，BC沿水平方向，角AOB等于30°，一个光滑的轻环套在足够长OA上，一根足够长的轻绳一端固定在OB上的M点，轻绳穿过小环，另一端吊着一个质量为m的物体，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.OA杆受到小环的压力大小为2mg B.OA杆受到小环的压力大小为mg C.绳端从M点移到B点绳子张力变大 D.绳端从B点水平向左移到N点绳子张力大小不变 4.(2025·浙江台州市检测)轿车常用的千斤顶如图所示，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力大小为2×105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°。下列说法正确的是(　　) A.此时千斤顶对汽车的支持力大小为1×105 N B.此时千斤顶每臂受到的压力大小均为1×105 N C.若继续摇动把手，将汽车顶得更高，则千斤顶每臂受到的压力将减小 D.汽车能被顶起是因为千斤顶对汽车的力大于汽车对千斤顶的力 5.(多选)(2026·河北张家口市检测)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FN就越大 B.F一定，θ越小，对外界产生的推力FN就越大 C.θ一定，F越大，对外界产生的推力FN就越大 D.θ一定，F越小，对外界产生的推力FN就越大 整体法 、隔离法在受力分析中的应用 (分值：30分) 1~6题每题5分 1.(多选)(2025·湖北荆州市检测)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图则有(　　) A.人对木箱底的压力大小为G1-F B.人对木箱底的压力大小为G2+F C.木箱对地面的压力大小为G2+G1-F D.木箱对地面的压力大小为G1+G2 2.有一个趣味游戏是用乒乓球拍托着乒乓球跑，从起点到终点运动时间短者获胜。如图所示，某人拿着乒乓球拍托着乒乓球做匀速运动，乒乓球拍与水平面成一定角度，运动过程中乒乓球始终相对球拍静止，则下列说法正确的是(　　) A.乒乓球一定只受重力和支持力 B.乒乓球一定只受重力、支持力和摩擦力 C.乒乓球可能不受摩擦力 D.乒乓球一定受4个力作用 3.如图所示，磁性白板放置在水平地面上，在白板上用一小磁铁压住一张白纸。现向右轻拉白纸，但未拉动，在该过程中(　　) A.小磁铁受到向右的摩擦力 B.小磁铁只受两个力的作用 C.白纸下表面受到向左的摩擦力 D.白板下表面与地面间无摩擦力 4.(多选)(2025·湖南长沙市检测)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是(　　) A.A一定受到四个力作用 B.A与B之间一定有摩擦力 C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D.B可能受到四个力作用 5.如图所示，倾角为θ=30°的斜面A置于水平面上，滑块B、C叠放在一起沿斜面匀速下滑，且始终保持相对静止，斜面A静止不动，B上表面倾斜，则B、C在斜面上运动时，下列说法正确的是(　　) A.B可能受三个力作用 B.A、B间的动摩擦因数μ= C.A一定受三个力作用 D.地面对A的支持力等于A、B、C三者重力之和 6.如图所示，水平地面上固定一斜面体，斜面体的倾角为α，小斜劈B放置在斜面上，上表面水平，物块A处于小斜劈的上表面，通过两端带有铰链的轻杆与物块C相连，物块C紧靠墙面，墙面的倾角为θ，已知轻杆跟墙面垂直，A、B、C均静止，α < θ，关于A、B、C的受力，下列说法正确的是(　　) A.A对B的摩擦力水平向右 B.小斜劈B可能不受斜面体的摩擦力作用 C.物块C的受力个数可能是3个 D.A对B的压力大小一定等于A、C的重力之和 参考答案 “F合=2Fcos”模型 (分值：30分) 1~5题每题6分 1.(2025·浙江金兰教育合作组织检测)如图甲所示是杭州亚运会射箭运动员射箭的场景。已知弓的顶部跨度(弓臂两端支撑点之间的水平距离)为l，弦均匀且弹性良好，其自由长度为l。发射时弦和箭可简化为如图乙所示模型，假设弓的跨度保持不变，箭在弦的正中间，弦夹在类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去。已知弦的劲度系数为k，发射箭时弦的最大长度为2l(弹性限度内)，则箭被发射瞬间所受的弹力大小为(设弦的弹力满足胡克定律)(　　) A.kl B.kl C.kl D.2kl 答案　C 解析　根据胡克定律可得，发射箭时弦的弹力大小为F=k(2l-l)=kl，根据几何知识可知，弦的上下两部分的夹角为60°，则根据力的合成可得，箭被发射瞬间所受的弹力大小为F0=2Fcos 30°=kl，故选C。 2.(多选)(2026·上海市复旦大学附属中学检测)为使舰载机在几秒内迅速停在航母上，需要利用阻拦索将航载机高速拦停(如图甲所示)，此过程可简化为如图乙所示模型，设航母表面为一平面，阻拦索两端固定，并始终与航母平面平行。舰载机从正中央钩住阻拦索，实现减速。阻拦索为弹性装置，刚接触，阻拦索就处于绷紧状态，下列说法正确的是(　　) A.舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，阻拦索对舰载机的弹力变大 B.舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，舰载机所受摩擦力变大 C.当阻拦索被拉至夹角为60°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F D.当阻拦索被拉至夹角为120°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F 答案　AD 解析　舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，阻拦索形变量逐渐增大，故阻拦索对舰载机的弹力在变大，故A正确；舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，根据Ff=μFN可知，甲板对舰载机的支持力不变，舰载机所受摩擦力不变，故B错误；当阻拦索被拉至夹角为60°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F'=2Fcos =F，故C错误；当阻拦索被拉至夹角120°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F″=2Fcos =F，故D正确。 3.(2025·吉林长春市一模)某同学用光滑的硬钢丝弯折成“”形状，将它竖直固定放置。OB沿竖直方向，BC沿水平方向，角AOB等于30°，一个光滑的轻环套在足够长OA上，一根足够长的轻绳一端固定在OB上的M点，轻绳穿过小环，另一端吊着一个质量为m的物体，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.OA杆受到小环的压力大小为2mg B.OA杆受到小环的压力大小为mg C.绳端从M点移到B点绳子张力变大 D.绳端从B点水平向左移到N点绳子张力大小不变 答案　D 解析　对悬挂的物体受力分析可知，绳子中的拉力始终与物体重力大小相等F=mg 故无论绳子左端点如何移动绳子中的张力大小都保持不变，C错误，D正确； 小环受力情况如图所示 由几何关系可知，两绳子夹角为120°，故FN=2Fcos =F=mg 由牛顿第三定律可知，OA杆受到小环的压力大小为mg，A、B错误。 4.(2025·浙江台州市检测)轿车常用的千斤顶如图所示，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力大小为2×105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°。下列说法正确的是(　　) A.此时千斤顶对汽车的支持力大小为1×105 N B.此时千斤顶每臂受到的压力大小均为1×105 N C.若继续摇动把手，将汽车顶得更高，则千斤顶每臂受到的压力将减小 D.汽车能被顶起是因为千斤顶对汽车的力大于汽车对千斤顶的力 答案　C 解析　由牛顿第三定律可知，此时千斤顶对汽车的支持力大小为2×105 N，故A错误； 将汽车对千斤顶的压力分解为沿两臂的两个分力，如图 根据对称性可知，两臂受到的压力大小相等，由2F1cos θ=F解得F1=2×105 N，故B错误； 若继续摇动把手，将汽车顶得更高，两臂靠拢，夹角变小，由F1=可知千斤顶每臂受到的压力将减小，故C正确； 汽车能被顶起是因为千斤顶对汽车的力大于汽车自身重力，故D错误。 5.(多选)(2026·河北张家口市检测)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FN就越大 B.F一定，θ越小，对外界产生的推力FN就越大 C.θ一定，F越大，对外界产生的推力FN就越大 D.θ一定，F越小，对外界产生的推力FN就越大 答案　BC 解析　对F进行分解如图所示 由几何关系得FN= 故F一定，θ越大，对外界产生的推力FN就越小；θ越小，对外界产生的推力FN就越大。 θ一定，F越大，对外界产生的推力FN就越大；F越小，对外界产生的推力FN就越小。 故选B、C。 整体法 、隔离法在受力分析中的应用 (分值：30分) 1~6题每题5分 1.(多选)(2025·湖北荆州市检测)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图则有(　　) A.人对木箱底的压力大小为G1-F B.人对木箱底的压力大小为G2+F C.木箱对地面的压力大小为G2+G1-F D.木箱对地面的压力大小为G1+G2 答案　BD 解析　人对木箱顶部有一个向上的推力F，根据牛顿第三定律可知，木箱顶部对人有一个向下的反作用力，大小等于F，以人为对象，根据受力平衡可得人受到的支持力大小为FN1=G2+F，根据牛顿第三定律可知，人对木箱底的压力大小为G2+F，故A错误，B正确；将人和木箱看成一个整体，根据受力平衡可得FN2=G1+G2，根据牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力大小为G1+G2，故C错误，D正确。 2.有一个趣味游戏是用乒乓球拍托着乒乓球跑，从起点到终点运动时间短者获胜。如图所示，某人拿着乒乓球拍托着乒乓球做匀速运动，乒乓球拍与水平面成一定角度，运动过程中乒乓球始终相对球拍静止，则下列说法正确的是(　　) A.乒乓球一定只受重力和支持力 B.乒乓球一定只受重力、支持力和摩擦力 C.乒乓球可能不受摩擦力 D.乒乓球一定受4个力作用 答案　C 解析　乒乓球本身比较轻，空气的作用力不能忽略，乒乓球受力情况如图所示，若空气对球作用力沿球拍方向的分力与球重力沿球拍方向的分力相等，则球不受摩擦力，此时球受3个力作用。故选C。 3.如图所示，磁性白板放置在水平地面上，在白板上用一小磁铁压住一张白纸。现向右轻拉白纸，但未拉动，在该过程中(　　) A.小磁铁受到向右的摩擦力 B.小磁铁只受两个力的作用 C.白纸下表面受到向左的摩擦力 D.白板下表面与地面间无摩擦力 答案　C 解析　小磁铁受到竖直向下的重力、白板对小磁铁吸引力和竖直向上的支持力，三力平衡，静止不动，所以小磁铁不受摩擦力，A、B错误； 对小磁铁和白纸作为整体受力分析可知，水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力平衡，C正确； 对小磁铁、白纸和磁性白板整体受力分析可知，水平方向上受到向右的拉力和地面对磁性白板向左的摩擦力平衡，D错误。 4.(多选)(2025·湖南长沙市检测)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是(　　) A.A一定受到四个力作用 B.A与B之间一定有摩擦力 C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D.B可能受到四个力作用 答案　AB 解析　A受重力、弹力、摩擦力及推力作用，由平衡条件可知其一定受到四个力作用，所以A正确； A与B之间一定有摩擦力，对A分析，假设没有摩擦力，A不能平衡，所以A与B之间一定有摩擦力，所以B正确； 对A、B整体受力分析，只需受两个力就能平衡，假设B与墙壁之间有弹力，则需要一个向左的水平推力，所以B与墙壁之间没有弹力和摩擦力，所以C错误； B只能受到三个力作用，重力、A对B的支持力及摩擦力，所以D错误。 5.如图所示，倾角为θ=30°的斜面A置于水平面上，滑块B、C叠放在一起沿斜面匀速下滑，且始终保持相对静止，斜面A静止不动，B上表面倾斜，则B、C在斜面上运动时，下列说法正确的是(　　) A.B可能受三个力作用 B.A、B间的动摩擦因数μ= C.A一定受三个力作用 D.地面对A的支持力等于A、B、C三者重力之和 答案　D 解析　B受到重力、斜面的支持力和摩擦力及C对B的压力和摩擦力五个力的作用，故A错误； 以B和C整体为研究对象，沿斜面方向根据平衡条件得 (mB+mC)gsin θ=μ(mB+mC)gcos θ 解得μ=，故B错误； 斜面A受到重力、地面的支持力、B对斜面的压力和摩擦力四个力的作用，故C错误； 滑块B、C叠放一起沿斜面匀速下滑，整体受力平衡，故地面对A的支持力等于A、B、C三者重力之和，故D正确。 6.如图所示，水平地面上固定一斜面体，斜面体的倾角为α，小斜劈B放置在斜面上，上表面水平，物块A处于小斜劈的上表面，通过两端带有铰链的轻杆与物块C相连，物块C紧靠墙面，墙面的倾角为θ，已知轻杆跟墙面垂直，A、B、C均静止，α < θ，关于A、B、C的受力，下列说法正确的是(　　) A.A对B的摩擦力水平向右 B.小斜劈B可能不受斜面体的摩擦力作用 C.物块C的受力个数可能是3个 D.A对B的压力大小一定等于A、C的重力之和 答案　B 解析　对A受力分析可知，杆对A的弹力方向沿CA方向，故B对A的摩擦力水平向右，那么A对B的摩擦力水平向左，A错误； 对A、B整体受力分析，因为α<θ，所以受到杆对A、B整体的作用力不垂直于斜面，若杆对A、B的力沿斜面向上的分力与A、B整体重力沿斜面向下的分力平衡，则B可能只受到重力、A施加的压力、A的摩擦力和斜面的支持力作用而平衡，B正确； 对C受力分析如图甲 C受重力、杆的作用力、墙面的支持力和摩擦力4个力的作用，且满足 Fcos θ+FfCsin θ=GC+FNCcos θ，C错误； 对A、C整体受力分析如图乙 FNA+FfCsinθ=GA+GC+FNCcos θ 联立可得 FNA=GA+Fcos θ 根据牛顿第三定律可知，A对B的压力大小FNA'=FNA，因为不清楚Fcos θ与GC的大小关系，故A对B的压力大小不一定等于A、C的重力之和，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $