第二章 第4讲　牛顿第三定律　共点力的平衡 专项训练-2027届高考物理（通用版）一轮复习

**基本信息** 聚焦牛顿第三定律与共点力平衡，通过11道典型题构建"概念理解-系统分析-实际应用"的递进训练，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|1-4题|叠放体/斜面/轻杆模型|从摩擦力分析到弹力合成，构建受力分析基本框架| |系统平衡|5-8题|多物体/动态平衡问题|运用隔离法与整体法，深化牛顿第三定律应用| |实际情境|9-11题|磨石/灯笼/斜面推力计算|结合工程场景，提升科学推理与模型建构能力|

第二章　相互作用 第4讲　牛顿第三定律　共点力的平衡 1．如图所示，物体A和B叠放在水平面上，在水平恒力F1＝7 N和F2＝4 N的作用下处于静止状态，此时B对A的摩擦力为f1，地面对B的摩擦力为f2，则(　　) A．f1＝11 N，f2＝11 N B．f1＝11 N，f2＝3 N C．f1＝0，f2＝3 N D．f1＝0，f2＝11 N 解析：选D。对A受力分析可知，水平方向合外力为零，则A不受摩擦力，即f1＝0，对A、B整体受力分析可知，水平方向f2＝F1＋F2＝11 N。 2．(多选)(2026·贵州遵义市适应性训练)如图所示，光滑的平行杆a、b间距离为R，其所在平面与水平面平行。将一个充满气的篮球轻放在杆上，并处于静止状态。已知篮球的半径为R、重力为G，则(　　) A．两杆对篮球的合力大小等于G B．篮球对a杆的弹力大小等于G C．篮球对a杆的弹力大小等于G D．篮球对b杆的弹力大小等于G 解析：选AC。篮球处于平衡状态，则两杆对篮球的合力与重力等大反向，则两杆对篮球的合力大小等于G，A正确；对篮球受力分析，由几何关系可知a、b杆对篮球弹力方向与竖直方向的夹角均为60°，则2FNcos 60°＝G，可得两杆对篮球的弹力大小均为FN＝G，根据牛顿第三定律可知，篮球对a杆和b杆的弹力大小均等于G，C正确，B、D错误。 3．一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱子对地面的压力大小为(　　) A．Mg＋f B．Mg－f C．Mg＋mg D．Mg－mg 解析：选A。环在竖直方向上受重力及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力f作用，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律可知，环给杆一个竖直向下的摩擦力f ′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f ′作用，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。根据牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即N′＝Mg＋f，故A正确。 4．(2026·北京房山区调研)如图所示，水平地面上静止一倾角为α的斜面，一个质量为m的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面匀速上滑，斜面始终处于静止状态。箱子与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．箱子受到3个力作用 B．斜面对箱子的摩擦力大小为F C．地面对斜面的摩擦力大小为0 D．斜面对箱子的支持力大小为mg cos α 解析：选D。箱子受重力、拉力、支持力、摩擦力4个力的作用，故A错误；对箱子分析可知F－f＝mg sin α，FN＝mg cos α，解得f＝F－mg sin α，故B错误，D正确；对整体分析可知地面对斜面的摩擦力大小f′＝F cos α，故C错误。 5．(2026·广东惠州市大湾区联考)我国的石拱桥世界闻名。如图所示，某石拱桥由形状、质量均完全相同的六个石块组成，其中石块1、6固定，其余石块依次垒放在上面，形成一个完整的半圆形状。不计石块之间的摩擦力，设第2、3石块之间的作用力为F23，第3、4石块之间的作用力为F34，则F23∶F34等于(　　) A．1∶1 B．∶2 C．∶3 D．2∶3 解析：选D。由题意知石块3受到F23、F34和自身重力而平衡，故由平衡条件得cos 30°＝＝，整理得＝＝。 6．(2026·山东济南市模拟)如图所示，光滑定滑轮固定在天花板上，轻绳绕过定滑轮，一端竖直悬挂质量为2m的小球P，另一端连接质量为m的圆环Q，圆环Q套在粗糙水平杆上。一水平向左的力F作用在圆环上，使轻绳和杆之间夹角为30°，整个系统保持静止状态。已知重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．杆对圆环Q摩擦力的方向一定向右 B．杆对圆环Q摩擦力的方向可能向左 C．定滑轮对轻绳作用力的方向竖直向上 D．定滑轮对轻绳作用力的大小为2mg 解析：选D。小球P静止，由平衡条件知，绳子拉力大小T＝2mg，由于T sin 30°＝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，A、B错误；由力的合成知，轻绳对定滑轮的作用力大小F1＝2T cos ＝2mg，方向与竖直方向成30°角斜向左下方，由牛顿第三定律知，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F1′＝F1＝2mg，C错误，D正确。 7．(2026·广东汕头市模拟)如图所示，绳梯从天花板垂下来且最下端没有触及地面，某工人正在爬绳梯，他的左脚踏于横木、右脚凌空，处于平衡状态，若工人的重力为G1，绳梯的重力为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．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 解析：选B。对工人受力分析，工人受到重力以及横木对脚和双手的支持力，共至少四个力作用，故A错误；绳梯(含工人)整体处于平衡状态，对绳梯(含工人)整体分析可知，天花板对绳梯的作用力大小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。 8．(2026·山东临沂市模拟)如图所示，完全相同的三根刚性柱竖直固定在水平地面上的A′、B′、C′三点上，三点恰好在等边三角形的三个顶点上，三角形的边长为L，三根完全一样的轻绳一端固定在A、B、C三点上，另一端拴接在一起，结点为O。现把质量为m的重物用轻绳静止悬挂在结点O处，O点到ABC平面的距离为L，重物不接触地面，当地重力加速度为g，则AO绳中的张力为(　　) A．mg B．mg C．2mg D．mg 解析：选A。设结点O在三角形ABC平面的投影为O1，根据题意和几何关系知O1到A、B、C三点的距离均为＝，OO1与三根轻绳间的夹角都相同，设为θ，则tan θ＝＝，故θ＝60°，对结点O，根据平衡条件mg＝3T cos 60°，解得AO绳中的张力T＝mg。 9．在建筑装修中，工人用一质量为m、与墙面动摩擦因数为μ的磨石打磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成θ角的推力F作用下，磨石以速度v向上做匀速运动，如图所示，则(　　) A．磨石受到的摩擦力大小为μF sin θ B．若仅略微减小θ角，则磨石将做减速运动 C．若撤掉F，磨石会立刻向下运动 D．若撤掉F，磨石受到的摩擦力大小变为μmg 解析： 选A。对磨石受力分析如图所示，在竖直方向上，由平衡条件得F cos θ＝f＋mg，水平方向有FN＝F sin θ，其中f＝μFN，联立可得磨石受到的摩擦力大小f＝μF sin θ，故A正确；若仅略微减小θ角，则F cos θ变大，F sin θ变小，根据f＝μF sin θ可知f变小，则有F cos θ>f＋mg，合力方向向上，磨石向上做加速运动，故B错误；若撤掉F，由于惯性，磨石仍会向上运动，并不会立刻向下运动，故C错误；若撤掉F，墙面对磨石的弹力变为0，则磨石受到的摩擦力大小变为0，故D错误。 10．(8分)(2026·河北沧州市五县联考模拟)如图所示，甲、乙两个灯笼受到稳定的水平风力作用。悬于O点的轻绳与竖直方向夹角θ＝37°，甲、乙所受风力相同。甲的质量m1＝m，连接O点的轻绳所受拉力大小T1＝2mg，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)乙的质量m2和乙受到的水平风力的大小；(4分) (2)乙受到轻绳的拉力T2的大小和方向。(4分) 解析：(1)以甲、乙为整体，根据受力平衡可得 T1cos θ＝(m1＋m2)g，T1sin θ＝2F风 解得m2＝0.6m，F风＝0.6mg。 (2)设轻绳的拉力T2的方向与竖直方向的夹角为α，以乙为研究对象，根据平衡条件可得 T2cos α＝m2g，T2sin α＝F风 解得T2＝0.6mg，α＝45° 可知乙受到轻绳的拉力T2的方向与竖直方向的夹角为45°。 答案：(1)0.6m　0.6mg　(2)0.6mg　与竖直方向的夹角为45° 11．(10分)如图所示，质量m＝1 kg的物体置于倾角θ＝37°的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)如图甲所示，用平行于斜面的推力F1作用于物体上，使其沿斜面匀速上滑，求F1的大小。(4分) (2)如图乙所示，若斜面不固定，改用水平推力F2作用于物体上，使物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍保持静止，求F2的大小和斜面受到地面的摩擦力f地。(6分) 解析：(1)以物体为研究对象，受力分析如图1所示 根据题意有N1＝mg cos θ mg sin θ＋f1＝F1 f1＝μN1 联立解得F1＝10 N。 　　　 (2)对物体的受力分析如图2所示 根据题意有N2＝mg cos θ＋F2sin θ mg sin θ＝F2cos θ＋f2 f2＝μN2 解得F2＝ N 以整体为研究对象，受力分析如图3所示 f地＝F2＝ N 方向水平向左。 答案：(1)10 N　(2) N　 N，方向水平向左 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章　相互作用 第4讲　牛顿第三定律　共点力的平衡 1．如图所示，物体A和B叠放在水平面上，在水平恒力F1＝7 N和F2＝4 N的作用下处于静止状态，此时B对A的摩擦力为f1，地面对B的摩擦力为f2，则(　　) A．f1＝11 N，f2＝11 N B．f1＝11 N，f2＝3 N C．f1＝0，f2＝3 N D．f1＝0，f2＝11 N 2．(多选)(2026·贵州遵义市适应性训练)如图所示，光滑的平行杆a、b间距离为R，其所在平面与水平面平行。将一个充满气的篮球轻放在杆上，并处于静止状态。已知篮球的半径为R、重力为G，则(　　) A．两杆对篮球的合力大小等于G B．篮球对a杆的弹力大小等于G C．篮球对a杆的弹力大小等于G D．篮球对b杆的弹力大小等于G 3．一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱子对地面的压力大小为(　　) A．Mg＋f B．Mg－f C．Mg＋mg D．Mg－mg 4．(2026·北京房山区调研)如图所示，水平地面上静止一倾角为α的斜面，一个质量为m的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面匀速上滑，斜面始终处于静止状态。箱子与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．箱子受到3个力作用 B．斜面对箱子的摩擦力大小为F C．地面对斜面的摩擦力大小为0 D．斜面对箱子的支持力大小为mg cos α 5．(2026·广东惠州市大湾区联考)我国的石拱桥世界闻名。如图所示，某石拱桥由形状、质量均完全相同的六个石块组成，其中石块1、6固定，其余石块依次垒放在上面，形成一个完整的半圆形状。不计石块之间的摩擦力，设第2、3石块之间的作用力为F23，第3、4石块之间的作用力为F34，则F23∶F34等于(　　) A．1∶1 B．∶2 C．∶3 D．2∶3 6．(2026·山东济南市模拟)如图所示，光滑定滑轮固定在天花板上，轻绳绕过定滑轮，一端竖直悬挂质量为2m的小球P，另一端连接质量为m的圆环Q，圆环Q套在粗糙水平杆上。一水平向左的力F作用在圆环上，使轻绳和杆之间夹角为30°，整个系统保持静止状态。已知重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．杆对圆环Q摩擦力的方向一定向右 B．杆对圆环Q摩擦力的方向可能向左 C．定滑轮对轻绳作用力的方向竖直向上 D．定滑轮对轻绳作用力的大小为2mg 7．(2026·广东汕头市模拟)如图所示，绳梯从天花板垂下来且最下端没有触及地面，某工人正在爬绳梯，他的左脚踏于横木、右脚凌空，处于平衡状态，若工人的重力为G1，绳梯的重力为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．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 8．(2026·山东临沂市模拟)如图所示，完全相同的三根刚性柱竖直固定在水平地面上的A′、B′、C′三点上，三点恰好在等边三角形的三个顶点上，三角形的边长为L，三根完全一样的轻绳一端固定在A、B、C三点上，另一端拴接在一起，结点为O。现把质量为m的重物用轻绳静止悬挂在结点O处，O点到ABC平面的距离为L，重物不接触地面，当地重力加速度为g，则AO绳中的张力为(　　) A．mg B．mg C．2mg D．mg 9．在建筑装修中，工人用一质量为m、与墙面动摩擦因数为μ的磨石打磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成θ角的推力F作用下，磨石以速度v向上做匀速运动，如图所示，则(　　) A．磨石受到的摩擦力大小为μF sin θ B．若仅略微减小θ角，则磨石将做减速运动 C．若撤掉F，磨石会立刻向下运动 D．若撤掉F，磨石受到的摩擦力大小变为μmg 10．(8分)(2026·河北沧州市五县联考模拟)如图所示，甲、乙两个灯笼受到稳定的水平风力作用。悬于O点的轻绳与竖直方向夹角θ＝37°，甲、乙所受风力相同。甲的质量m1＝m，连接O点的轻绳所受拉力大小T1＝2mg，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)乙的质量m2和乙受到的水平风力的大小；(4分) (2)乙受到轻绳的拉力T2的大小和方向。(4分) 11．(10分)如图所示，质量m＝1 kg的物体置于倾角θ＝37°的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)如图甲所示，用平行于斜面的推力F1作用于物体上，使其沿斜面匀速上滑，求F1的大小。(4分) (2)如图乙所示，若斜面不固定，改用水平推力F2作用于物体上，使物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍保持静止，求F2的大小和斜面受到地面的摩擦力f地。(6分) 学科网（北京）股份有限公司 $