第2章 第9课时 牛顿第三定律 共点力的平衡 (Word练习)-【状元桥】2027高考物理一轮总复习

**基本信息** 聚焦牛顿第三定律与共点力平衡，通过多样化情境题组构建“受力分析-平衡条件应用-模型迁移”的逻辑链条，强化相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |静态平衡分析|3题（风动石/举重/灯笼悬挂）|多力平衡下力的大小比较与方向判断|从二力平衡拓展至三力平衡，应用力的合成与分解| |叠加体与连接体平衡|2题（A、B叠放/轻杆穿球）|整体法与隔离法结合分析受力|通过系统受力分析建立内力与外力的关联| |轻绳轻杆模型应用|4题（晾衣绳/滑轮/木箱旋转/杆系悬挂）|轻绳张力特性与轻杆弹力方向分析|构建“模型简化-受力示意图-平衡方程”推理链| |斜面与复合场平衡|2题（石林石块/篮球架）|斜面支持力与摩擦力的正交分解|结合几何关系深化力的矢量运算规律|

第9课时　牛顿第三定律　共点力的平衡 1．(2025福建卷)山崖上有一个风动石，无风时地面对风动石的作用力是F1，当受到一个水平风力时，风动石依然静止，地面对风动石的作用力是F2，以下正确的是(　　) A．F2大于F1 B．F1大于F2 C．F1等于F2 D．大小关系与风力大小有关 答案　A 解析　无风时，地面对风动石的作用力方向竖直向上，与重力平衡，大小为F1＝mg，当受到一个水平风力时，地面对风动石的作用力与竖直向下的重力及水平方向的风力F，三力平衡，根据平衡条件可知，地面对风动石的作用力大小为F2＝，故F2大于F1.故选A． 2．(2025浙江1月卷)中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示．重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．双臂夹角越大受力越小 B．杠铃对每只手臂作用力大小为605 N C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 答案　D 解析　杠铃的重力为G＝mg＝121×10＝1210 N，手臂与水平的杠铃之间有夹角，假设手臂与竖直方向夹角为θ，根据平衡条件可知2Fcos θ＝G，可知，双臂夹角越大，F越大；结合cos θ<1，解得杠铃对手臂的作用力F>605 N，故AB错误；杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，故C错误；加速举起杠铃，人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上，系统处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，故D正确．故选D． 3．A、B两物体叠放后置于竖直的弹簧与竖直墙面之间，A、B与墙面均粗糙，系统处于平衡状态．现对A施加一个水平向右的推力F，A、B仍静止，下列说法正确的是(　　) A．A物体一定受4个力的作用 B．弹簧弹力一定小于A、B的总重力 C．弹簧长度一定保持不变　 D．随着F增大，B与墙面间的静摩擦力可能也增大 答案　C 解析　对A施加一个水平向右的推力F，A可能只受到重力、支持力和推力，共三个力作用，故A错误；对A施加推力前，以A、B为整体，水平方向根据受力平衡可知，竖直墙面对B没有弹力作用，则竖直墙面对B没有摩擦力作用，竖直方向根据受力平衡可知，弹簧弹力等于A、B的总重力；对A施加水平向右推力后，A、B仍静止，以A、B为整体，可知竖直方向受力保持不变，则竖直墙面对B仍没有摩擦力，弹簧弹力仍等于A、B的总重力，则弹簧长度一定保持不变，故BD错误，C正确．故选C． 4．如图，轻质细杆AB上穿有一个质量为m的小球C，将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态．已知左侧斜面与水平面成30°角，则左侧斜面对杆AB支持力的大小为(　　) A．mg B．mg C．mg D．mg 答案　B 解析　对轻杆和小球组成的系统进行受力分析，如图 设左侧斜面对杆AB支持力的大小为NA，由平衡条件有NA＝mgcos 30°，得NA＝mg，故选B． 5．每年春节前后，人们都挂起红灯笼，来营造一种喜庆的氛围．如图是挂出的一只灯笼，相同的轻绳a、b将灯笼悬挂于O点，绳a与水平方向的夹角为θ，绳b水平，灯笼保持静止．现保持a绳长不变、b绳水平，改变绳b的长度，则对于较重的灯笼(　　) A．a比b更容易断，b越短a越容易断 B．a比b更容易断，b越长a越容易断 C．b比a更容易断，b越长b越容易断 D．b比a更容易断，b越短b越容易断 答案　A 解析　以结点O为研究对象，受力分析如图所示 根据平衡条件则有F1＝，F2＝ ，可见F1>F2，a比b更容易断，b越短θ越小，a和b绳子的拉力就越大，a越容易断．故选A． 6．(2026衡水期末)图甲为石林景观，可简化为如图乙所示的模型，所受重力大小为G的石块B被A、C两石块夹住，B左侧面竖直，右侧面的倾角为60°.若不计摩擦，则C对B的支持力大小为(　　) A．2G B．G C．G D．G 答案　A 解析　如图所示，B受到重力G、A对B水平向右的支持力NA、C对B垂直B右侧面的支持力NC，根据物体的平衡条件可得NC＝＝2G，故选A． 7．如图所示，光滑轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定于竖直杆上的a、b两点，一质量为m的衣服静止悬挂于绳上某点；若在绳上另一点继续悬挂另一质量为M的衣服，已知m<M，两衣架质量均可忽略不计，则最终两衣服在绳上的状态为(　　) A B C D 答案　D 解析　对衣架受力分析如图所示 因为同一根绳子上的拉力大小处处相等，所以衣架两侧绳子是对称的，与竖直方向夹角是相等的．设绳子与水平方向的夹角为θ，根据受力平衡可得F1＝F2＝，由于m<M，若m左端绳与水平方向夹角小于M右绳与水平方向夹角，则无法平衡，故最终二者靠在一起才能保持平衡．故选D． 8．(2025济南一模)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 答案　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Tsin θ＝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，轻绳对动滑轮的作用力大小F1＝2Tcos ＝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，大小为F′1＝F1＝2mg，故选D． 9．如图甲所示，在长方体木箱ABCD中有一倾斜的木板PQ.质量为m的光滑小球置于木板左侧，此时箱壁对小球的支持力为N1；现将木箱顺时针旋转90°，箱壁对小球的支持力为N2.已知N1为N2的3倍．重力加速度取g，则∠QPC的大小为(　　) A．45° B．53° C．60° D．75° 答案　C 解析　当小球置于木板左侧时，其受力分析图如图1所示，设∠QPC＝θ，则有tan θ＝.当木箱顺时针旋转90°时，其受力分析图如图2所示，同理tan θ＝＝，由以上两式可得tan θ＝，θ＝60°，故选C． 图1 图2 10．如图所示，轻杆AB的左端用铰链与竖直墙壁连接，轻杆CD的左端固定在竖直墙上，图甲中两轻绳分别挂着质量为m1、m2的物体，另一端系于B点，图乙中两轻绳分别挂着质量为m3、m4的物体，另一端系于D点．四个物体均处于静止状态，图中轻绳OB、O′D与竖直方向的夹角均为θ＝30°，下列说法一定正确的是(　　) A．m1∶m2＝1∶1 B．m1∶m2＝2∶ C．m3∶m4＝1∶1 D．m3∶m4＝2∶ 答案　B 解析　图甲中，OB绳的张力为T＝m1g，由平衡条件可得m2g＝cos θ·m1g，则m1∶m2＝2∶，故A错误，B正确；CD杆固定在墙上，杆的弹力方向不确定，则m3、m4的比例不确定，故CD错误．故选B． 11．(2025泸州一模)如图所示，充满气的篮球放在由a、b两根光滑杆组成的架子上．已知两根杆相距R、其所在平面与水平面间的夹角为30°，篮球的半径为R、重力为G.则a杆对篮球的支持力大小为(　　) A．Gtan 30° B．Gsin 30° C．Gcos 15° D．Gsin 15° 答案　C 解析　画出篮球的受力分析如图所示，两根杆相距L＝R，根据勾股定理，两力之间的夹角为90°，Fa与Fb方向如图所示，Fa与Fb的合力F竖直向上，与重力等大反向，可知a杆对篮球的支持力大小为Fa＝Gcos 15°，故选C． 学科网（北京）股份有限公司 $