2.3 受力分析、共点力的平衡 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦受力分析与共点力平衡，通过高考真题与模拟题分层训练，以实际情境为载体，构建从基础平衡到动态综合的知识逻辑链，渗透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| |----|-----------|----------|----------| |高考真题-基础|8题|静态平衡（如挑玉米、艺术灯悬挂）|基于隔离法/整体法，应用平衡条件（正交分解/合成法），结合几何关系（角度、长度）| |高考真题-能力|3题|动态平衡（如挎包带张力、正四面体框架）|从静态到动态，分析力随几何量变化规律，强化模型建构与科学推理| |高考模拟题-基础|7题|生活情境（如安全网、拔河）|联系实际场景，巩固摩擦力、弹力分析，落实物理观念| |高考模拟题-能力|5题|复杂系统（如晾衣篮、磁悬浮地球仪）|多体/多力平衡，综合应用平衡条件与几何关系，提升科学论证能力|

2.3 受力分析、共点力的平衡（满分 100） 1、 高考真题 基础落实练：（1----8题，每题4分） 1.（2026 贵州） 如图，农民伯伯挑玉米时用双手分别抓住轻绳的O、点处，某时刻绳、与竖直方向的夹角均为，手对绳的作用力分别垂直于、，所有作用力在同一竖直平面内，此时人和物均处于平衡状态。已知每筐玉米质量为，重力加速度大小为，忽略筐和扁担质量，则此时扁担对肩膀的作用力大小为（ ） A. B. C. D. 2. （2026湖南）如图，某同学将两个相同的球形氦气球用等长的轻绳系在一起，拉着绳使气球随人一起做水平匀速运动。运动过程中，球心始终在绳的延长线上且球心连线水平，两绳所构成的平面与水平面的夹角为（），两球间的弹力为。气球受到空气阻力的大小与相对空气的速率成正比，空气始终相对于地面静止，忽略气球形状的变化。该同学沿原方向运动速度缓慢增大，下列说法正确的是（ ） A. 增大 B. 减小 C. 增大 D. 减小 3.（2026浙江） 如图所示，一盏重为G的艺术灯用细绳悬挂，左右两侧细绳与水平方向夹角分别为45°和60°，细绳拉力分别为和。A和B是左侧细绳两端点，C和D分别是天花板和灯上的点，CD与AB平行，则（ ） A. 大于 B. 和都小于G C. 用细绳连接C和B后撤去AB绳，可使灯位置不变 D. 用细绳连接C和D后撤去AB绳，可使灯位置不变 4.（2026湖北） 如图所示，半径为的光滑圆环固定在竖直平面内，原长为的轻质弹簧一端固定在圆环上与圆心等高的位置，另一端连接一个套在圆环上质量为的小球，平衡时弹簧与水平方向的夹角为。弹簧在弹性限度内，重力加速度大小为，弹簧的劲度系数为（ ） A. B. C. D. 5.(2025·陕晋青宁卷·4)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 6.(2025·福建卷·1)“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 7.(2025·北京卷·6)如图所示，长方体物块A、B叠放在斜面上，B受到一个沿斜面方向的拉力F，两物块保持静止，B受力的个数为(　　) A.4 B.5 C.6 D.7 8.(2025·重庆卷·1)现代生产生活中常用无人机运送物品，如图所示，无人机携带质量为m的匀质钢管在无风的空中悬停，轻绳M端和N端系住钢管，轻绳中点O通过缆绳与无人机连接。MO、NO与竖直方向的夹角均为60°，钢管水平。则MO的弹力大小为(重力加速度为g)(　　) A.2mg B.mg C.mg D.mg 能力综合练（9---11题，每题5分） 9. （2026云南）如图所示，两挂钩可沿固定水平横梁滑动到任意位置后锁定。一挎包质量为m，其轻质包带长度约为4d，a、b为包与包带的连接点，相距为d。将挎包悬挂在两挂钩上，两挂钩相距为x时，锁定挂钩。挎包静止时，a、b在同一水平直线上，包带的张力大小为FT，重力加速度为g，不计包带与挂钩之间的摩擦及两挂钩尺寸。能正确反映随x变化的图像是（） A. B. C. D. 10. （2026 山东）如图所示，由光滑刚性杆组成的正四面体框架放置在水平面上，三条棱上各套有一个质量为的小球。三个小球通过相同的轻质弹簧连接，静止时恰好处于同一水平面。已知弹簧始终在弹性限度内，劲度系数为，重力加速度大小为，则每根弹簧的伸长量为（ ） A. B. C. D. 11. （2026四川）如图所示，球心为、半径为的半球体固定于水平地面，质量为的杂技演员依靠双手支撑竖直倒立在球面上。双手对球面压力的作用点的连线是与地面平行、圆心为的小圆的直径，压力大小均为且不超过（为重力加速度大小）。手与球面间动摩擦因数为，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。设长为、则（ ） A. 时，演员保持平衡状态，大小可能为 B. 时，演员可以通过增大往上移动 C. 时，演员不可能保持平衡状态 D. 演员要保持平衡状态，的最小值为 二 高考模拟题 基础落实练（1----7题，每题4分） 1、（2026四川成都市期中改编）蹦床表演的安全网如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，、、、、等为网绳的结点，安全网水平张紧后，重为的运动员从高处落下，恰好落在点上。该处下凹至最低点时，网绳与、与间的夹角均为，如图乙所示，两侧对称。此时点受到向下的作用力大小为，则这时点周围每根网绳承受的张力大小为　　 A． B． C． D． 2． （2025•天心区校级一模）拔河比赛是长郡中学“教师趣味运动会”必备项目，如图甲所示为拔河比赛时一位老师的拔河示意图，可以认为此时处于平衡状态。该情形下可简化成如图乙所示的一质量分布均匀的钢管模型。在拔河时身体缓慢向后倾倒，可以认为钢管与地面的夹角逐渐变小，在此期间，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平。已知当钢管受到同一平面内不平行的三个力而平衡时，三个力的作用线必交于一点。根据上述信息，当钢管与地面的夹角逐渐变小时，下列说法正确的有（ ） A．地面对钢管支持力变小 B．地面对钢管的摩擦力变大 C．地面对钢管的作用力不变 D．手对绳子的摩擦力方向向左 3．（2025•九龙坡区模拟）某瓜子破壳机如图甲，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破壳。破壳机截面如图乙，瓜子的剖面可视作顶角为的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体、之间，并用竖直向下的恒力按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，则　　 A．若仅增大、距离，瓜子对圆柱体的压力增大 B．若仅增大、距离，瓜子对圆柱体的压力减小 C．若、距离不变，顶角越大，瓜子对圆柱体的压力越小 D．若、距离不变，顶角越大，瓜子对圆柱体的压力越大 4．（2025•青岛模拟）如图是某种双层晾衣篮，用质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成两个完全相同的篮子，上、下两篮通过四根等长轻绳与钢圈的四等分点相连；另有四根等长轻绳，它们一端与穿过轻杆的挂钩系在一起，另一端连接上篮的四等分点。已知不装衣物时，两篮保持水平，晾衣篮的尺寸如图中所示。下列说法正确的是　　 A．挂钩受到绳的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的4倍 B．挂钩受到绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的4倍 C．上方某一根轻绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的2.5倍 D．上方四根轻绳的拉力之和与下方四根轻绳的拉力之和大小相等 5．（2025•山东模拟）如图甲所示，倾角为的斜面体置于水平地面上，物块置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物块连接，连接的一段细绳与斜面平行，整个装置处于静止状态。现在上再轻放一小物块，整个系统仍处于静止状态，如图乙所示。则放上之后与没放时相比　　 A．受到的摩擦力方向可能会发生改变，地面对的摩擦力大小和方向都没改变 B．受到的摩擦力方向可能会发生改变，地面对的摩擦力大小一定变大 C．对的摩擦力大小一定发生改变，地面对的摩擦力大小和方向都没改变 D．对的摩擦力大小一定发生改变，地面对的摩擦力大小一定变大 6、（2026•南通模拟如图所示，家用燃气灶支架有四个对称的相同爪，重为的锅放在支架上，锅面为球面，忽略爪与锅之间的摩擦力．每个爪对锅的支持力大小可能为　　 A． B． C． D． 7、（2025•河北模拟）怒江大峡谷区域有一个非常特别的“景观”，就是溜索过江，这是怒江两岸千百年来沿用的交通工具。如图所示，已知铁索横跨怒江的江面宽度为，铁索长度为，游客的质量为，不计一切阻力。假设游客从江边缓慢滑向对岸，忽略铁索质量，则下列说法正确的是　　 A．若铁索长度增加，江面宽度不变，铁索对人的作用力变大 B．若铁索长度增加，江面宽度不变，铁索上的拉力减小 C．游客从怒江边滑向对岸的过程中，铁索之间的夹角变小 D．游客从怒江边滑向对岸的过程中，铁索之间的夹角先变小后变大 能力综合练（8---12题，每题5分） 8．（2023•遂宁三模）如图所示，将三根长均为的完全相同的轻质细杆连接到同一个顶点，另一端分别连接到竖直墙壁上的、、三个点，连线沿水平方向，的三边边长也均为。其中、、、点处，分别是四个可以向各个方向自由转动的轻质光滑饺链（未画出）。在点用细绳悬挂一个质量为的重物，则杆对墙壁的作用力为　　 A． B． C． D． 9、(2025·山东枣庄市二模)磁悬浮地球仪具有独特的视觉效果，其工作原理简化如图：水平底座上的三个完全一样的磁极对地球仪内的磁体产生作用力(沿磁极与磁体的连线)，使地球仪悬浮在空中，此时各磁极和磁体恰好处在正四面体的四个顶点处。地球仪的总质量为m，重力加速度为g，则一个磁极对磁体的作用力大小为(　　) A.mg B.mg C.mg D.mg 10、（2026岳麓区校级模拟）如图所示，倾角为的斜面顶端竖直固定一光滑的定滑轮，工人师傅用轻绳通过定滑轮牵引斜面底端的重物（可视为质点），此时连接重物的轻绳与水平面的夹角为，重物与斜面间的动摩擦因数。在重物缓慢被牵引到斜面顶端的过程中，轻绳拉力、重物所受摩擦力的大小变化情况是　　 A．拉力先减小再增大 B．拉力逐渐减小 C．摩擦力先减小再增大 D．摩擦力先增大再减小 11、（2023.渭南二模）如图甲所示，车辕是马车车身上伸出的两根直木，它是驾在马上拉车的把手。如图乙为马拉车时的简化模型，车辕前端距车轴的高度大约为，马拉车的力可视为沿车辕方向，马车的车轮与地面间的摩擦力大小是其对地面压力的，若想让马拉车在水平面上匀速前进且尽可能省力，则车辕的长度大约为　　 A． B． C． D． 12、（2023•青羊区校级模拟）工人用如图所示的装置匀速吊起石球，装置底部为圆形绳套，、、、是圆上四等分点，侧面、、、是四条完全相同、不可伸长的轻绳。点在石球球心正上方处，石球半径为，石球表面光滑、重力大小为。下列说法正确的是　　 A．绳的张力大小为 B．若侧面绳长不变，减小绳套的半径，绳的张力减小 C．若绳套不变，将侧面四根绳子各增加相同的长度，绳的张力增大 D．若加速向上提升石球，绳的张力大于 参考答案 一高考真题： 1、【答案】B 【解析】 【详解】对单侧O点受力分析： O点受三个力：向下的玉米重力mg、OA绳的拉力T、手垂直OA的作用力F，系统平衡。 根据平衡条件 则单侧绳对扁担向下的分力为 扁担对肩膀的作用力大小为 解得 故选B。 2【答案】BC 【解析】 【详解】AB．根据题意，设每根绳子的拉力为，两根绳子之间的夹角为，每个气球受到空气阻力，浮力为，对整体受力分析，由平衡条件，竖直方向上有 水平方向上有 整理可得 运动速度缓慢增大，减小，则减小，增大，故A错误，B正确； CD．对单个气球受力分析，由平衡条件有 由于不变，增大，则增大，故C正确，D错误。 故选BC。 3、【答案】B 【解析】 【详解】AB．对艺术灯受力分析，如图所示 将、和三力平移后，构成矢量三角形，如图 根据矢量三角形可知，故A错误，B正确； CD．用细绳连接C和B后撤去AB绳或用细绳连接C和D后撤去AB绳，如图所示 若艺术灯位置保持不变，则三力不能交汇一点，即无法保持平衡，故CD错误。 故选B。 4、【答案】C 【解析】 【详解】根据题意，设此时弹簧的长度为，由几何关系有 解得 可知，此时弹簧被压缩，且形变量为 对小球受力分析，如图所示 由平衡条件有， 联立解得 故选C。 5【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，故A、B、C错误，D正确。 6【答案】A 解析　如图，当没有风力作用时，底部巨石对“风动石”的作用力F1与“风动石”的重力G大小相等、方向相反。当“风动石”受到一水平方向的风力作用时，“风动石”受到底部巨石的作用力F2、重力G和水平方向风力F风这三个力的作用，仍保持静止，故合力为零。由图可知，F1的大小等于重力G，F2的大小大于重力G，故选项A正确，B、C错误；F1与F2的方向不同，故选项D错误。 7【答案】C 解析　根据题意，对A受力分析可知，受重力、B的支持力，由于A静止，则A还受B沿斜面向上的静摩擦力，对B受力分析如图，受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力F、A对B沿斜面向下的摩擦力，由于B静止，则受沿斜面向上的摩擦力，即B受6个力作用。故选C。 8【答案】B 解析　以钢管为研究对象，设轻绳的拉力大小为FT，根据对称性可知两边绳子拉力大小相等，根据平A 衡条件有2FTcos 60°=mg，可得FT=mg，故选B。 9【答案】D 【解析】 【详解】设挎包带与竖直方向的夹角为θ。对挎包受力分析，竖直方向受重力mg和两股包带的拉力FT，由平衡条件2FTcosθ=mg 根据几何关系有单侧包带长度 单侧包带水平投影长度 则 故 代入特殊点x = 0， x = d， x = 2d， 故选D。 10、【答案】B 【解析】 【详解】根据题意可知，每根弹簧的伸长量相等，设每根弹簧的伸长量为，光滑刚性杆与地面的夹角为，结合正四面体的特点，由几何关系可得， 设两根弹簧对小球的弹力为，则有 对其中一个小球受力分析，如图所示 沿杆方向上，由平衡条件有 联立解得 故选B。 11、【答案】AD 【解析】 【详解】设球心O到单侧手的作用点连线与竖直轴的夹角为，由几何关系得， 演员受力平衡：水平分量抵消，竖直方向两个手的支持力和摩擦力的竖直分量平衡重力，整理得 最大静摩擦力满足 当静摩擦力取最大值时，联立可得 A．时，代入数据解得 由于 可知的范围为 大小可能为，故A正确； B．根据题目分析可知时，演员可以处于平衡状态，在保持平衡状态的前提下，当增大时，静摩擦力变小，合力始终不变，能否上升与N无关，故B错误； C．根据结合题意 当时，解得平衡临界，故C错误； D．根据结合辅助角公式可得 可得的最小值，故D正确。 故选AD。 二、高考模拟答案 1、．【答案】 【解答】解：设每根绳子张力为，对点由共点力平衡有 解得 故错误，正确。 故选：。 2．【答案】 【解答】解：．对钢管受力分析，钢管受重力、绳子的拉力、地面对钢管竖直向上的支持力、水平向右的摩擦力 在竖直方向上： 在水平方向上： 可认为钢管受到重力、绳子的拉力和地面对钢管作用力三个力，钢管平衡，三个力的作用线必交于一点，由此可知方向斜向上，与水平面夹角为，根据共点力平衡条件可知 由上式可知随着钢管与地面夹角的逐渐变小，地面对钢管支持力的大小不变，地面对钢管的作用力变大，地面对钢管的摩擦力变大，故错误，正确； ．根据相互作用力，手对绳子的摩擦力方向向右，故错误。 故选：。 3．【答案】 【解答】解：、瓜子处于平衡状态，若仅增大、距离，、对瓜子的弹力方向始终垂直于接触面，由平行四边形定则得已知竖直向下的大小和方向均不变，两分力即两弹力的方向也不变，可得唯一解，故弹力的大小也不变，故错误； 、若、距离不变，顶角越大，则、对瓜子压力的夹角减小，合力大小和方向均不变，则由平行四边形定则可得两大小相等且与瓜子表面垂直的两弹力夹角减小，则两弹力减小，即瓜子对圆柱体的压力越小，故正确，错误。 故选：。 4．【答案】 【解答】解：．如果上方的绳子是竖直，则挂钩受到的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的四倍，但上方的绳子不是竖直的，故挂钩受到的拉力大小不是上方某一根轻绳拉力的四倍，故错误。 ．没有考虑上方篮子的重力，挂钩受到的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的四倍与上方篮子的重力之和，故错误。 ．下方每一根绳子的拉力 上方分析左边这根绳子，高度为，长度 半径 绳子与竖直方向的夹角为，根据平衡条件可知，1根绳子的拉力 又因为，可知 故正确； ．上方四根轻绳的拉力之和的大小为，下方四根轻绳的拉力之和大小，故错误； 故选：。 5．【答案】 【解答】解：．动滑轮为活结，结点两端拉力相等，故绳的拉力 对于图甲，分析、间摩擦力时，隔离，受力分析如图： 由于不知道的重力在斜面上的分力和拉力的大小，因此不能判断静摩擦力的大小及方向； 对于图乙，应隔离以和为研究对象，同理，不确定质量关系，因此不能确定摩擦力的大小与方向是否会发生变化，故、错误； ．分析地面与之间的摩擦力时，应选择整体为研究对象，受力分析如图： 正交分解得水平方向上，与是否添加小物块无关，则地面对的摩擦力大小和方向都没改变，故正确，错误。 故选：。 6．【答案】 【解答】解：锅的受力情况，如下图所示 设每个爪对锅的支持力大小为，方向与竖直方向夹角为，由竖直方向受力平衡可得 解得： 故正确，错误。 故选：。 7．【答案】 【解答】解：．根据人的平衡状态可知，铁索对人的作用力始终等于人的重力，即铁索对人的作用力不变，故错误； ．设铁索与水平面的夹角为，则，若增加，则增加，根据题意可得： 增加时，铁索上的拉力减小，故正确； ．当、不变，也不变，故错误。 故选：。 8．【答案】 【解答】解：在平面上，杆和杆对点的作用力如图所示： 从点做边的高，与边相交于点，由图可知，杆和杆对点的作用力的合力沿着方向向上 在平面上画出点受力情况，并作出平行四边形，如下图所示： 由图可知，与相似，则有：，的长度为，代入数据，可得杆对点的弹力，由力的相互性可知，杆对墙壁的作用力等于，故错误，正确。 故选：。 9．【答案】B 解析　设正四面体的棱长为L，地球仪中的磁体和下侧磁极之间的连线与竖直方向夹角为θ，根据几何关系有sin θ==，可知cos θ=，根据对称性可知，每个磁极对磁体的作用力大小均相等，对磁体进行受力分析，根据平衡条件有3Fcos θ=mg，解得F=mg，故选B。 10．【答案】 【解答】解：对重物进行受力分析，受重力、斜面的支持力、滑动摩擦力以及拉力，根据摩擦力的计算公式可得：，可知与的合力的方向始终不变，设与的夹角为，如图1所示。 则，解得：；所以与竖直方向的夹角为。 则可认为重物在、和的作用下处于动态平衡状态，作出一系列力的矢量三角形如图2所示， 则由图可知先减小后增大，一直减小。 由于摩擦力，所以一直减小，故错误，正确。 故选：。 11．【答案】 【解答】解：车匀速运动，受力平衡，设马拉车的力为，车辕与水平方向夹角为，根据平衡条件可得， 根据牛顿第三定律，可知车对地面的压力大小等于车所受支持力，即 又 解得 当时，有 可得 车辕的长度为，故正确，错误。 故选：。 12．【答案】 【解答】解：．石球受力如图所示，为球心，绳与石球相切于点，设绳与竖直方向夹角为 所以 对结点受力分析，由平衡条件得 解得，绳的张力大小为 故错误； ．根据上述式子 若侧面绳长不变，减小绳套的半径，则变大，变小，则绳的张力增大，故错误； ．若绳套不变，将侧面四根绳子各增加相同的长度，变小，变大，由 可得，绳的张力减小，故错误； ．若加速向上提升石球，加速度向上，由牛顿第二定律 可得，绳的张力 故正确。 故选：。 学科网（北京）股份有限公司 $