力与物体的平衡（多体平衡） 高频考点专项练 -2027届高考物理一轮复习备考

**基本信息** 聚焦多体平衡系统，通过15道典型题构建“整体-隔离”分析框架，融合几何关系与平衡条件，培养科学思维中的模型建构与推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础多体平衡|9单选（如半球与球、杆球系统）|两体/三体系统，静摩擦力与弹力分析|从单一物体平衡到多体关联，通过整体法简化外力、隔离法分析内力| |复杂系统平衡|4多选+2解答（如灯笼悬挂、斜面尖劈）|含弹簧/轻杆/滑轮，需几何关系辅助|平衡条件与三角函数、几何边长结合，推导力的大小与方向关系| |生活应用情境|6题（如卷纸悬挂、瓦片叠放）|真实场景抽象为物理模型|体现科学态度与责任，将生活现象转化为多体平衡问题求解|

力与物体的平衡（多体平衡） 高频考点专项练 2027学年高中物理一轮复习备考 一、单选题 1．如图所示，质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上，通过最高点处的钉子用细线水平拉住一质量为m、半径为r的光滑球B。整个装置处于静止状态，已知重力加速度为g，则（　　） A．A对地面的摩擦力方向向左 B．A对地面的压力大于（M＋m）g C．B对A的压力大小为mg D．细线对小球的拉力大小为 2．两个质量均为m的A、B小球用轻杆连接，A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B球放在倾角为 的斜面上，A、B均处于静止，B球没有滑动趋势，则A球对挡板的压力大小为 A．mg tanθ B． C． D．2mg tan θ 3．如图所示，倾斜直杆的左端固定在水平地面上，与水平面成角，杆上穿有质量为m的小球a和轻质圆环b，两者通过一条细绳跨过定滑轮相连接。当a、b静止时，Oa段绳与杆的夹角也为，不计一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）    A．a可能受到2个力的作用 B．b可能受到3个力的作用 C．绳对a的拉力大小为 D．杆对a的支持力大小为 4．如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的圆环，在圆环内放置半径分别为R1，R2的两个小球。已知R6m，R13m，R21m。OO1与OO2与竖直方向的夹角分别为α、β，则大球与小球的质量比为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，某工厂生产的卷纸缠绕在中心轴上，卷纸的半径为r，轴及卷纸的总质量为m。用细绳分别系在轴上的P、Q点，将卷纸通过细绳挂在光滑竖直墙壁上的O点，已知OP=OQ=PQ=L，重力加速度的大小为g。则下列说法正确的是（　　） A．每根绳的拉力大小 B．每根绳的拉力大小 C．卷纸对墙的压力大小 D．卷纸对墙的压力大小 6．图甲为我国传统古建筑中常见的图案，该图案均由图乙中单片青瓦拼凑而成。现瓦匠师傅用质量均为m的相同青瓦片叠放在水平地面上，如图丙所示，瓦片1的支撑点为瓦片2、3的顶端。假设青瓦片为质量分布均匀的圆弧形状，厚度不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．瓦片2对1左端的摩擦力水平向左 B．瓦片3对1右端的摩擦力水平向左 C．地面对瓦片2左端的支持力大小为 D．地面对瓦片3左端的支持力大小为mg 7．如图所示，轻质细杆上固定一个质量为m的小球C，将细杆放置于互成60°角的两光滑平面上，杆球系统恰好处于静止状态。已知右侧平面与水平面成30°角，左侧平面与水平面垂直，为等边三角形，在同一竖直面内。下列说法正确的是（　　） A．左侧面对杆的支持力大小为 B．左侧面对杆的支持力大小为 C．右侧面对杆的支持力大小为 D．右侧面对杆的支持力大小为 8．如图，质量为m的弹性圆环套在半径为R的光滑球O上，弹性圆环的弹力与形变量满足胡克定律，且始终在弹性限度内。已知弹性圆环自然状态时半径为，圆环稳定时处于水平状态，与球心形成的角度，重力加速度为g，则弹性圆环的劲度系数为（　　） A． B． C． D． 9．挂灯笼的习俗起源于1800多年前的西汉时期，已成为中国人喜庆的象征。如图所示，由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼，中间的细绳是水平的，另外四根细绳与水平面所成的角分别和。关于和，下列关系式中正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 10．国庆期间，秋风送爽，桂花飘香。小明注意到小区里有用绳子依次连接起来的四个大灯笼被吹起来处于静止状态，如图所示，悬挂最上面灯笼的绳子与竖直方向的夹角为30°，灯笼序号自上往下依次标记为1、2、3、4，灯笼质量均为m，每个灯笼所受的风力相等，风向水平，重力加速度大小为g，则（　　） A．每根绳与竖直方向的夹角均相同 B．四个灯笼所受到的风力之和等于4mg C．2号灯笼与3号灯笼之间的作用力等于 D．若再挂上一个同样的灯笼，最上面灯笼的绳子与竖直方向夹角会变化 11．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θ。在托盘上放置重物，平衡时θ=45°。现用外力控制重物缓慢下移直至θ=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．θ=45°时弹簧弹力大小为 B．θ=45°时轻杆弹力大小为 C．托盘和重物的总重力大小为kL D．从θ=45°到θ=30°过程中重物下降高度为 12．如图1所示，在“亲子活动”中，一位勇敢的宝宝在父母的鼓励与保护下，沿绳梯缓缓而行最终顺利登顶完成自我挑战。现将宝宝攀登过程中的某一瞬间简化成图2所示情景：两段轻绳与质量为的小球P相连，右绳的一端固定在墙壁上的A点，左绳的一端与水平地面上质量为的物块Q相连于B点，系统保持静止。已知绳PA与竖直墙壁成角，绳与水平方向成角，重力加速度为，，，则下列判断中正确的是（　　） A．绳PA与绳中的张力大小相等 B．绳中的张力大小为 C．物块Q所受地面的摩擦力大小为 D．物块Q对地面的压力大小为 13．如图，倾角为的斜面固定在墙角，质量为M的尖劈放置在斜面上，尖劈的右侧面竖直，用轻绳系住一质量为m的球紧靠在尖劈的右侧，轻绳与斜面平行，球与尖劈的接触面光滑，此时斜面对尖劈的摩擦力恰好为零，整个系统处于静止状态。现沿球心O对球施加一水平向左的恒力F，系统仍处于静止状态。则（　　） A．尖劈的质量M与球的质量m之比为1：3 B．对球施加水平推力后，轻绳的拉力变小 C．对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力不变 D．对球施加水平推力后，斜面对尖劈的摩擦力方向沿斜面向下 三、解答题 14．如图所示，某小朋友设计了一个“平衡”的小游戏，他将质量为M的小物块A放在水平桌面上，质量为m的小物块B通过轻绳与A相连，水平拉力F（大小未知）作用在物块B上，当轻绳与竖直方向的夹角调整为时，小物块A刚好在桌面不滑动，系统处于平衡状态。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度为。求： （1）拉力F和轻绳AB间的拉力大小； （2）小物块A与桌面间的动摩擦因数。 15．如图所示，有一个倾角的斜面C静止在水平地面上，上方放有一个质量为的物体B。取一条细绳一端连接物体B，另一端经过滑轮P、Q固定在竖直墙面上，调节定滑轮P的高度使细绳平行于斜面。滑轮Q下方吊有质量为的物体A，整个装置处于静止状态，此时细绳与竖直墙面的夹角为。不计滑轮、细绳的质量及细绳与滑轮间的摩擦。已知，，。求 (1)细绳上的拉力大小 (2)斜面对物体B的摩擦力大小和方向 (3)地面对斜面的摩擦力大小和方向 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C C B C D D D AC 题号 11 12 13 答案 AD BC AD 1．D A．把A、B看成一个整体，对整体受力分析可知，整体受到的重力和地面对整体的支持力是一对平衡力，地面对整体没有摩擦力，即A对地面没有摩擦力，A错误； B．由平衡条件可知，地面对A的支持力大小为 由牛顿第三定律可知A对地面的压力大小为，故B错误； CD．对光滑球B受力分析，如图 由平衡条件得， 根据几何知识得， 解得A对B的支持力大小为 由牛顿第三定律可知B对A的压力大小为 解得细线对光滑球B的拉力大小为，故C错误，D正确。 故选D。 2．D 以整体为对象受力分析如图所示： 根据平衡可知： ，故D对；ABC错； 故选D 【点睛】本题考查了物体的平衡，注意整体法和隔离法的应用问题，在平时训练时加强注意． 3．C CD．以a球为研究对象，它受重力mg、绳子拉力T、杆的弹力N，处于三力平衡状态，如图所示 根据正交分解可得， 解得， 故C正确，D错误； AB．对a、b受力分析，如图所示    小球a静止，它受重力mg、绳子拉力T、杆的弹力N，处于三力平衡状态，根据 可知当时，代入上式，此时绳与竖直方向的夹角为，与题图的要求不相符合，故a不可能受到2个力的作用；轻质环b不受重力，则绳子拉力和杆对其弹力二力平衡，该段绳子与杆垂直，故AB错误。 故选C。 4．C 根据题意 R6m R13m R21m 分析几何关系知OO1与OO2之间的夹角为，O1O2与OO2之间的夹角为，对大球与小球分别受力分析，根据平衡条件列式 联立解得大球与小球的质量比为 故选C。 5．B AB．对物体受力分析如图所示 两绳所在平面与竖直墙面间的夹角为，两绳形成的合力为，侧视如图所示 根据几何关系可得 解得，每根绳子上的拉力 A错误，B正确； CD．根据受力平衡 解得 CD错误。 故选B。 6．C AB．因下方瓦片的受力点均在其顶端，瓦片1与瓦片2、3间的弹力均沿竖直方向，对瓦片1受力分析可知，瓦片2、3对瓦片1没有摩擦力，故AB错误； CD．对瓦片1，2、3整体受力分析，可得 解得，故C正确，D错误。 故选C。 7．D 对杆及小球整体分析，如图所示，根据共点力平衡条件有， 解得， 故选D。 8．D 取圆环上很小的一段进行分析，设对应圆心角为，分析微元受力有重力、支持力N、两边圆环其余部分对微元的拉力T，则由平衡条件有 由于微元很小，则对应圆心角很小，则有 设圆环拉伸后的半径为，则 联立解得 根据胡克定律有 由题意可知弹簧的原长为 圆环拉伸后的半径为 所以圆环拉伸后的长度为 所以弹簧的形变量为 联立解得弹性圆环的劲度系数为 故选D。 9．D 以左边两个灯笼为整体，设水平方向绳子拉力为T，则有 由左边第二个灯笼为研究对象，则有 联立解得：，D正确； 故选D。 10．AC B．假设每个灯笼所受的风力均为f，对4个灯笼的整体受力分析可知 可得四个灯笼所受到的风力之和为 故B错误； A．对下面的n个灯笼（）的整体分析可知 可得 即每根绳与竖直方向的夹角均相同，故A正确； C．以3、4号灯笼为整体受力分析，2号灯笼与3号灯笼之间的作用力大小为 故C正确； D．若再挂上一个同样的灯笼，对下面的n个灯笼（）的整体分析可知 可得 则最上面灯笼的绳子与竖直方向夹角不会变化，故D错误。 故选AC。 11．AD A．根据题意，铰接处a、b间距与轻弹簧原长相等，当θ=45°时，弹簧的伸长量为 弹簧弹力大小为 联立解得 故A正确； BC．当θ=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 对弹簧与轻杆连接点进行受力分析，水平方向 联立解得， 故BC错误； D．根据几何知识，当θ=45°时，托盘离地面的高度为 当θ=30°时，托盘离地面的高度为 则重物下降高度为 故D正确。 故选AD。 12．BC A．小球P处于静止状态，其受力分析如图所示 根据三角形大角对大边规律可知 即绳PA中的张力大于绳中的张力，故A错误； B．结合上述，根据正弦定理有 解得， 故B正确； C．将P、Q视为一个整体，对整体进行分析，Q所受地面的静摩擦力 故C正确； D．将P、Q视为一个整体，对整体进行分析，Q所受地面支持力 根据牛顿第三定律可知，物块Q对地面的压力大小为，故D错误。 故选BC。 13．AD A．对球施加水平推力前，以尖劈和球整体为研究对象，如图1，可知轻绳的拉力 斜面对尖劈的支持力 以球为研究对象，如图2，可知轻绳的拉力 联立解得 故A正确； B．以球为研究对象，可知对球施加水平推力后不影响竖直方向力的大小，轻绳的拉力不变，如图3，故B错误； CD．以尖劈和球整体为研究对象，对球施加水平推力后，如图4，有 总重力不变，可得斜面对尖劈的弹力变大，即尖劈对斜面的压力变大；轻绳拉力T不变，总重力不变，施加推力F后，要保持平衡，有 则斜面对尖劈的摩擦力沿斜面向下，斜面对尖劈的摩擦力不可能为0，故C错误，D正确。 故选AD。 14．（1），；（2） （1）对B受力分析，由平衡平衡条件得 联立得 （2）以A为对象，平衡条件可得 又 联立可得 15．(1) (2)，沿斜面向上 (3)，水平向左 （1）对Q点进行受力分析 解得 （2）对物体B进行受力分析 解得 方向沿斜面向上。 （3）对BC整体受力分析 解得 方向水平向左。 学科网（北京）股份有限公司 $