练案10 第二章 第10讲 牛顿第三定律 受力分析 共点力的平衡-【衡中学案】2027年高考物理一轮总复习练案

练案[10] 第10讲 牛顿第三定律 基础巩固练 1.2024年6月10日，吉林省第一届全国龙舟邀请赛在 长春市伊通河工业轨迹公园河道上举行。图为龙舟 比赛的照片，龙舟在水面上做匀速直线运动，下列说 法正确的是 A.龙舟能前进是因为水对船桨的作用力大于船桨对 水的作用力 B.坐在船头的鼓手对座椅的压力大小一定与座椅对 鼓手的支持力大小相等 C.队员对龙舟的压力就是队员受到的重力 D.龙舟受到的浮力和所有队员对龙舟的压力是一对 平衡力 2.(2025·重庆卷·1题)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M0的弹力大小为（重 力加速度为g) 60°609 A.2mg B.mg ( 2 mg 3.石头在倾斜的斜坡上，仅从物理角度分析这幅画，下 列说法正确的是 A.人对石头的力大于石头的重力 B.石头可能只受3个作用力 C.斜坡对石头一定没有静摩擦力 D.如果人不推石头，石头一定滚下来 3 受力分析共点力的平衡 4.（2025·福建卷·1题)山崖上有一个风动石，无风时 地面对风动石的作用力是F,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F B.F,大于F C.F,等于F D.大小关系与风力大小有关 5.（2023·河北卷·4题)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 3000 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，重 力加速度为g,则左侧斜面对杆AB支持力的大小为 () A.mg B.3 2 mg C 3 3 mg D.2mg 6.(2023·广东卷·2题)如图所示，可视为质点的机器 人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视 为斜面，与竖直方向夹角为0。船和机器人保持静止 时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力F,和磁力F 的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是() A.F=G B.F=F C.F,=Gcos 0 D.F=Gsin 0 7.（2026·四川成都模拟)2023年的春晚舞蹈《锦绣》， 艺术地再现了古代戍边将士与西域各民族化干戈为 玉帛并建立深厚友谊的动人故事。图(a)是一个优美 且难度极大的后仰动作，人后仰平衡时，可粗略认为 头受到重力G、肌肉拉力F2和颈椎支持力F。如图 (b),若弯曲后的头颈与水平方向成60°角，F2与水平 方向成45°角，则可估算出F的大小为() 60 450 (a (b) A.(5+1)G B.(5-1)G C.(3+2)G D.(3-2)G 能力提升练 8.（2025·浙江1月选考·3 题)中国运动员以121公斤的 RAHRAIN 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取10m/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605N 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 9.（2025·四川绵阳质检)如图所 示，支架固定在水平地面上，其倾 斜的光滑直杆与地面成30°夹角， 两圆环A、B穿在直杆上，并用跨 B30 过光滑定滑轮的轻绳连接，滑轮 的大小不计，整个装置处于同一竖直平面内。圆环平 衡时，绳OA竖直，绳OB与直杆间夹角为30°，则两圆 环A、B的质量之比为 A.1:√3 B.1:2 C.3:1 D.√5：2 10.（多选)超长春节假期，点燃了旅游热，一些旅游景点 悬挂了灯笼。如图所示，一度假村用长度相等的轻 绳依次连接了10个质量均为m的灯笼。灯笼1的 左端被细绳固定在竖直杆上，左端细绳与竖直杆的 夹角为0=45°。灯笼10的右端被细绳也固定在竖直 杆上，右端细绳与竖直杆的夹角也为45°。灯笼5和 灯笼6之间的细绳恰好水平。则下列说法正确的是 (重力加速度为g) 342 A.灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为2.5mg B.灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为5mg C.灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角x 的正切值等于号 D.灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角 .2 的正切值等于子 1.(2026·大连模拟)如图所示，A、B、C三个物体处于 静止状态，则以下说法正确的是 () 不 B iingnia A.弹簧一定处于压缩状态 B.C对A的摩擦力方向一定沿斜面向下 C.若B受3个力，则A对C的作用力方向一定斜向 左下 D.若B受3个力，则C对地面的摩擦力方向一定 向右 12.（2026·江苏宿迁市检测)如图， FA 质量M=1kg的木块套在水平 固定杆上，并用轻绳与质量m= mA60° 0.5kg的小球相连。今用与水 平方向成60角的为F-55N出。 拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中木 块、小球的相对位置保持不变，g取10m/s2。在运动 过程中，求： (1)轻绳的拉力F,的大小； (2)木块与水平杆间的动摩擦因数u。顿第三定律可知，脚掌所受地面竖直向上的弹力为F、'=2 tan2。故选A。 12.(1)0.5G(2)0.4G [解析](1)分析圆柱体的受力可知，沿轴线方向受到拉力 F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力F,由题给条件知F=F 由圆柱体重力产生的效果将重力进行分解，如图所示： 由几何关系可得G=F,=F2 由Fr=uF1+uF2得F=0.5G。 (2)把整个装置倾斜，则重力沿压紧两侧的斜面的分力F,'= F2'=Gcos37°=0.8G 此时工件所受槽的摩擦力大小F'=2uF'=0.4G。 练案[10] 1.B水对船桨的作用力与船桨对水的作用力是一对相互作用 力，大小相等，故A错误：鼓手对座椅的压力与座椅对鼓手的支 持力也是一对相互作用力，大小相等，故B正确；队员对龙舟的 压力作用在龙舟上，队员受到的重力作用在队员上，所以压力 并不是重力，故C错误：龙舟受到的浮力和龙舟及所有队员所 受的总重力是一对平衡力，所以龙舟受到的浮力和所有队员对 龙舟的压力不是一对平衡力，故D错误。故选B。 2.B以钢管为研究对象，设轻绳的拉力为T,根据对称性可知两 边绳子拉力相等，根据平衡条件2Tcos60°=mg,可得T=mg,故 选B。 3.B石头在斜坡上可能只受到重力和支持力以及摩擦力，不受 人的作用力：也有可能受到重力、人对石头的作用力，不受斜坡 的作用力：还有可能受到重力、斜坡的作用力以及人的作用力： 所以人对石头的力与石头的重力的大小关系无法确定，A错误； 石头可能受到2个力作用，也可能受到3个力作用，还有可能是 4个力作用，B正确：当人对石头没有作用力时，石头处于静止 状态，一定受到斜坡的支持力和摩擦力作用，C错误；当石头只 受重力、斜坡对石头的支持力和静摩擦力处于平衡时，即使人 不推石头，石头也不会滚下来，D错误。故选B。 4.A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F,=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=/2+(mg)2, 故F2大于F。故选A。 5.B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F4,由平衡条件有F4=mgcos30°，得 Rs,故连B F NA 30° mg 60 6.C如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解。沿 斜面方向，由平衡条件得F=Gcos0,故A错误，C正确：垂直斜 面方向，由平衡条件得F=Gsin0+FN,故B、D错误。故选C。 G cos 0/ 7.A由力的平衡条件可得F,sin60°=G+F2sin45°，F1cos60° F,cos45°，解得F,=(√/3+1)G,故A正确。 8.D杠铃的重力为G=mg=121×10=1210N,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0，根据平衡条件可知 2Fcos0=G,可知，双臂夹角越大，F越大：结合cos0<1,解得杠 铃对手臂的作用力，F>605N,A、B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，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，D正确。 故选D。 9.A分别对两圆环A、B受力分析，如图所示。以A为研究对 象，则A只能受到重力和绳子的拉力的作用，杆对A不能有弹 力的作用，否则A水平方向受力不能平衡，有F,=mg,以B为 研究对象，有mg=2Fcos30°=√3Fr,故mA:mB=1:√5，A 正确。 30 30 777777 11p2 10.BD选取1~5前五个灯笼组成T 7 的整体为研究对象，对其进行受 力分析如图所示，由力的平衡条 件，可得F=5 mgtan0=5mg,灯笼 6对灯笼5的力大小为5mg,即 灯笼5和灯笼6之间的细绳张力 的大小为5mg,A错误，B正确； 同理选取灯笼4和灯笼5组成的 5mg 整体为研究对象，对其进行受力 分析，由力的平衡条件，可得ana=2m5_2mg_2 5mg5,C错误，D 正确。故选BD 11.D根据B的受力可知，若绳的拉力大于B自身的重力，则弹 簧处于拉伸状态；若绳的拉力小于B自身的重力，则弹簧处于 压缩状态：若绳的拉力等于B自身的重力，则弹簧处于原长状 态，故A错误；若绳对A的拉力大于其沿斜面向下的重力分 力，则A所受的摩擦力方向沿斜面向下；若绳对A的拉力等于 其沿斜面向下的重力分力，A不受摩擦力作用：若绳对A的拉 力小于其沿斜面向下的重力分力，则A所受的摩擦力方向沿 斜面向上，故B错误：若B受3个力，则A所受的拉力可能与 其重力沿斜面向下的分力大小相等，此时C对A只有支持力， 方向垂直斜面向上，A对C的作用力方向斜向右下，故C错 误；若B受3个力，将A、C看成整体进行受力分析可知，地面 对C的摩擦力方向向左，故C对地面的摩擦力方向一定向右， 故D正确。 2(405N(2)5 [解析](1)小球处于平衡状态，受到 F 重力、拉力F和轻绳拉力F,如图所示 以小球为研究对象，由平衡条件得：水 平方向Fcos60°-Frcos0=0 m60° 竖直方向Fsin60°-Frsin0-mg=0 解得0=30°，F,=5N。 ■ mg (2)以整体为研究对象，设杆对木块的支持力为F,由平衡条 件得：水平方向Fcos60°-uFy=0 竖直方向Fv+Fsin60°-Mg-mg=0 3 解得μ=3· 练案[11] 1.B对0点进行受力分析，它受到竖直方Fo天 向的汽车对它的压力，大小等于汽车的重 力G,OA方向杆的拉力FM,B0方向的弹 力F0,OB与水平方向夹角为0，可知G= YG PSi血0，PaC当0变大时，Pm和Pa均变小，放B正班 2.D因为物体B始终没有运动，所以弹簧的长度不变，弹簧弹力 不变，选项A错误：弹簧弹力T与F的大小关系不确定，若T≥ F,物体B所受摩擦力逐渐增大，若T<F,物体B所受摩擦力先 减小到零再反向增大，选项B、C错误；对整体受力分析可知木 板A所受地面的摩擦力fA=F,当外力F逐渐减小时，f也逐渐 减小，选项D正确。 3.C力F转动过程中，滑轮两边绳间的夹角变大，两边绳上拉力 的合力减小，根据力的平衡可知，橡皮筋的弹力变小，长度变 短，橡皮筋与竖直方向的夹角等于滑轮两边绳夹角的一半，因 此0变大，故选C。 4.A以结点0为研究对象，其受重力G、 绳OA的拉力FA和绳B0的拉力Fs, 如图所示，根据平衡条件知，两根绳子的 拉力的合力与重力大小相等、方向相反， 作出轻绳OB在不同位置时力的合成 图，由图看出，FoA一直减小，F先减 小，后增大，当0=90°时，FB最小，故A 正确。 5.A以小球为研究对象，小球受重力、轻绳的拉力 和轻杆的支持力，由于小球处于平衡状态，则三个 力可以构成矢量三角形，如图所示。根据平衡条 件，该力的矢量三角形与几何三角形POC相似，0 则有S55, 品2解得=c,=c当P 点下移时，PO减小，L、R不变，故F,增大，F2增大，故选A。 6.B对机器人受力分析如图所示，由平衡 、 条件得，ngsin30°≤umgcos30°，解得 了，故机器人的脚和斜面间的动摩擦 30°mg 因数不能小于号B正确，ACD结误。 6( 7.C设木棍与水平方向夹角为0，木棍长度为L,粮仓对木棍的 作用力大小为F,则为使木棍下端一定不发生侧滑，由平衡条件 有Fcos0≤uFsin0,由几何知识有tan0= h ，两式联立解 /L2-h2 得L≤2m,即木棍的长度最大为2m,故A、B、D错误，C正确。 8.C绳O'P刚拉直时，由几何关系可知此时绳OP与竖直方向夹 4 角为37°，小球受力如图甲所示，则T= 5mg。绳OP刚松弛 时，小球受力如图乙所示，则7，= 3mg。则T:T,=3:5,选项 C正确。 37 $37 mg 中mg 甲 乙 9.D保持F2不变，如图1所示，由三角形定则可知，F,增大时， F,逐渐增大，A项错误；只增加细线的长度，对力的大小没有影 响，F2大小不变，B项错误；方法一：角和F2不变，将拉力F 沿顺时针方向缓慢转动，则F与F2之间夹角B减小，且B< 90°，沿着垂直F,方向正交分解可得F,·sin(180°-a)= F,sinB,可知细线上拉力逐渐减小，C项错误，D项正确。方法 二：小球平衡时受三力如图2所示，F与F的夹角和F2不变， 故矢量三角形的三个顶点始终位于同一圆上，且初始时F。过 圆心，弦长为最大值，此后F,沿顺时针转动，拉力F,逐渐减小。 图1 图2 1O.BD方法一：图解法 对N进行受力分析，因为N的重力与水平拉 力F的合力和细绳的拉力F,是一组平衡 FT 力，在力的矢量三角形中（如图甲所示）可以 看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力 也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量 甲 与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为0，若mvg≥ mugsin0,则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mvg< mwgs0,则M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大，选 项C错误；对整体受力分析，可知斜面所受地面摩擦力等于水 平拉力F,一定增大，选项D正确。 方法二：解析法 以物块N为研究对象，受到重力G、水平拉力F和细绳的拉力 F,设细绳与竖直方向的夹角为α，如图乙所示，根据平衡条件 可得F=Gan,F,=G,随着&的增大，F和F都增大，选 cos a 项A错误，B正确；对于M,受重力GM、支持力FN、绳的拉力F, 以及斜面可能对它的摩擦力F,如果开始摩擦力方向沿斜面 向上，如图丙所示，则有F+F,=Gysin0,当FT不断增大的时 候，F减小；当F->Gysin0时，有F,=Gysin 0+F,随着F,的增 大，将增大，所以沿斜面的摩擦力F,可能先减小后增大，选 项C错误；对整体受力分析，可知斜面体所受地面摩擦力等于 水平拉力F,一定增大，选项D正确。