三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题05物体平衡（解析版）

这是一份三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题05物体平衡（解析版），共11页。试卷主要包含了6G，Fb=mgcs37°=0等内容，欢迎下载使用。


考点01 静态平衡
1. （2024年1月浙江选考·6）如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。己知小球A、B和配重P、Q质量均为，细线c、d平行且与水平成（不计摩擦），则细线a、b的拉力分别为（ ）
A. ，B. ，C. ，D. ，
【参考答案】D
【名师解析】由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反，对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为
设细线b与水平方向夹角为α，对A、B分析分别有
解得，D正确。
2. （2024高考湖北卷）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（ ）
A. B. C. 2fD. 3f
【答案】B
【解析】
根据题意对S受力分析如图
正交分解可知
所以有
对P受力分析如图
则有
解得
故选B。
5．（10分）（2024高考全国理综甲卷）
将重物从高层楼房的窗外运到地面时，为安全起见，要求下降过程中重物与楼墙保持一定的距离。如图，一种简单的操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P，另一人在地面控制另一根一端系在重物上的绳子Q，二人配合可使重物缓慢竖直下降。若重物的质量，重力加速度大小，当P绳与竖直方向的夹角时，Q绳与竖直方向的夹角
（1）求此时P、Q绳中拉力的大小；
（2）若开始竖直下降时重物距地面的高度，求在重物下降到地面的过程中两根绳子拉力对重物做的总功。
【参考答案】（1），；（2）
解题思路 本题考查的考点：平衡条件 动能定理
（1）重物下降的过程中受力平衡，设此时P、Q绳中拉力的大小分别为和，竖直方向
水平方向
联立代入数值得
，
（2）整个过程根据动能定理得
解得两根绳子拉力对重物做的总功为
4. （2023高考江苏学业水平选择性考试）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（ ）

A. B. C. D.
【参考答案】D
【名师解析】
对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN = mg月
则对一条腿有
根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。D正确。
5. （2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，，半径Ob与重力的夹角为37°。已知，，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
【参考答案】D
【名师解析】对圆柱体受力分析，画出所受力的矢量图，Fa=mgsin37°=0.6G，Fb=mgcs37°=0.8G，D正确。
【方法归纳】对于受到三个力的平衡问题，一般是对研究对象受力分析，画出所受各力的矢量图，利用平行四边形定则，得出三力矢量三角形，利用数学知识得出未知力的大小。
6．（2022·高考广东物理）图1是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（ ）
．
A． B． C． D．
【参考答案】D
【命题意图】本题考查对结点的受力分析、平衡条件。
【解题思路】
以结点O为研究对象，分析受力，由平衡条件。可得F=2F1cs30°= F1，选项D正确。
7. （2022高考辽宁物理）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（ ）
A. 竖直分力大于的竖直分力
B. 的竖直分力等于的竖直分力
C. 的水平分力大于的水平分力
D. 的水平分力等于的水平分力
【参考答案】D
【命题意图】本题考查力的分解/物体平衡条件及其相关知识点.
【名师解析】
此题的模型属于死结,对结点O受力分析可得，水平方向
即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；
对结点O受力分析可得，竖直方向,
解得,
则F1的竖直分量 ,F2的竖直分量.
F2的竖直分力F2y与F1的竖直分力F1y之差
F2y-F1y=-=
因
可知,选项AB错误。
8．（2022年6月浙江选考）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ=60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的
A．作用力为B．作用力为
C．摩擦力为D．摩擦力为
【参考答案】B
【命题意图】本题考查受力分析、物体平衡条件，力的分解及其相关知识点。
【解题思路】把轻质晒衣架和重物看作整体，设每根斜杆受到地面的作用力为F，4Fcs30°=G，解得F=，选项A错误B正确；把F沿水平方向和竖直方向分解，在水平方向，每根斜杆受到地面的摩擦力f=Fcs60°=，CD错误。
3. （2023高考河北卷）如图，轻质细杆上穿有一个质量为的小球，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角，则左侧斜面对杆支持力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
对轻杆和小球组成系统进行受力分析，如图
设左侧斜面对杆AB支持力的大小为，由平衡条件有
得
故选B。
考点02 动态平衡
1. （2022高考河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（ ）
A. 圆柱体对木板的压力逐渐增大
B. 圆柱体对木板的压力先增大后减小
C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小
D. 两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
【参考答案】B
【命题意图】本题考查物体动态平衡及其相关知识点。
【名师解析】
设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示
在矢量三角形中，根据正弦定理
在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又
，且
可知，则
可知从锐角逐渐增大到钝角，根据
由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则
可得，不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。
（2023高考海南卷）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（ ）

A. 工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B. 工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C. 重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小
D. 重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变
【参考答案】B
【名师解析】
对人受力分析有

则有 FN＋FT= mg
其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误、B正确；
对滑轮做受力分析有

则有
则随着重物缓慢拉起过程，θ逐渐增大，则FT逐渐增大，CD错误。
考点
三年考情（2022-2024）
命题趋势
考点1 静态平衡
（5年5考）
2024年1月浙江选考卷：连接体平衡；
2024高考湖北卷：两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进。
2024高考全国理综甲卷：将重物从高层楼房的窗外运到地面。
2023高考江苏卷：“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。
2023年6月高考浙江选考：水平面上固定两排平行的半圆柱体上叠加圆柱体。
2022年高考广东卷：制作豆腐的石磨，三根轻绳的结点平衡。
2022高考辽宁物理卷：蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，三根细线的结点平衡。
2022年6月浙江选考：轻质晒衣架静置于水平地面上平衡。
1.物体平衡中高考考查频率较高的知识主要是静态平衡和动态平衡。
2.静态平衡包括单体静态平衡、结点静态平衡和连接体静态平衡。静态平衡一般与力学中三种力、力的分解等知识点综合考查。
3. 动态平衡一般难度较大，可以利用解析法、动态平衡矢量图法等分析解答。
考点2 动态平衡
（5年3考）
2022高考河北卷：）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平。
2023高考海南卷：工人利用滑轮组将重物缓慢提起。