专题02 受力分析 共点力的平衡---备战2023年高考物理真题题源精选（全国通用）

专题02  受力分析 共点力的平衡（原卷版）

考向一  静态平衡

真题展现

【真题来源一】2022年高考广东卷

【真题题文】

（2022·广东卷·T1）图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.

【真题来源二】2022年高考浙江卷

【真题题文】

（2022·浙江6月卷·T10）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°。一重为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

真题解密

【命题意图】 本题结合生活实际考查受力分析、共点力的平衡条件，涉及正交分解法的简单应用，意在考查考生对力学基本知识的掌握情况，以及运用物理知识解决实际问题的能力。

【考试方向】  受力分析和共点力的平衡问题是高中物理的基础，也是高考考查的重点。受力分析是解决动力学问题的关键，单独命题时往往和实际问题结合在一起。共点力的平衡问题，单独命题时往往和实际问题结合在一起，但是考查更多的是融入到其他物理模型中间接考查，如，结合运动学命题，或者出现在导轨模型中等。

【得分要点】受力分析，要按照一定的顺序进行，特别注意弹力和摩擦力有无以及它们方向的判断。对于共点力的平衡问题，常用方法有：[来源:学科网ZXXK]

（1）正交分解法：适用于三力或三力以上平衡问题，可用于求解大小、方向确定的力的问题。

（2）矢量三角形法：适用于三力平衡问题，该方法有时涉及正弦定理的运用，有时利用矢量三角形和几何三角形的相似性来求解力。

注意：涉及滑动摩擦力的四力平衡问题中，可以把滑动摩擦力Ff和正压力FN合成为一个力F，只要Ff和FN方向不变，则F的方向不变。这样就可以把四力平衡转化为三力平衡问题。

1．中学物理中的各种性质的力

2．受力分析的常用方法

（1）整体法与隔离法

（2）假设法

在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。

（3）转换研究对象法

当直接分析一个物体的受力不方便时，可转换研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力。

考向二   动态平衡及平衡的临界极值问题 

真题展现

【真题来源三】2022年高考浙江卷

【真题题文】

（2022·浙江1月卷·T5）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　）

A. 轻绳的合拉力大小为

B. 轻绳的合拉力大小为

C. 减小夹角，轻绳的合拉力一定减小

D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小

【真题来源四】2022年高考河北卷

【真题题文】

（2022·河北·T7）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，将木板以直线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逐渐增大

真题解密

【命题意图】 本题结合生活实际考查动态平衡及平衡的临界极值问题，意在考查考生推理能力，以及运用物理知识解决实际问题的能力。

【考试方向】动态平衡及平衡的临界极值问题是相互作用的难点，考查中多在新情境中考查，与生产、生活实际相联系的的平衡问题。主要表现在将实际情境抽象成物理模型。

【得分要点】求解动态平衡及平衡的临界极值问题一定要掌握以下方法

1．动态平衡问题分析方法问题分析方法析方法

2．分析动态平衡中极值与临界问题三种方法

真题题源精选

1．（2022·四川省内江市第六中学模拟预测）如图所示，木块、和沙桶通过不可伸长的轻质细绳和轻质光滑滑轮连接，处于静止状态。其中细绳的端与滑轮的转轴连接，端固定于天花板上。现向沙桶内加入少量沙子后，系统再次处于平衡状态。下列关于各物理量变化的说法，正确的是（       ）

A．斜面对木块的摩擦力增大

B．细绳对沙桶的拉力不变

C．地面对斜面体的支持力增大

D．绳与竖直方向的夹角增大

2．（2022·安徽淮北·二模）如图所示，质量为m的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为，手机与接触面的动摩擦因数为，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．支架对手机的作用力方向垂直于斜面向上，大小为mgcos

B．支架斜面对手机的摩擦力大小为，方向沿斜面向上

C．手持支架向左做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机所受摩擦力水平向右

D．手持支架向上做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，支架对手机的作用力方向竖直向上，大小为mg

3．（2022·上海黄浦·二模）如图，一粗糙斜面固定在地面上，一细绳一端悬挂物体P，另一端跨过斜面顶端的光滑定滑轮与物体Q相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力F缓慢拉动P至细绳与竖直方向成45°角，Q始终静止，设Q所受的摩擦力大小为f、在这一过程中（　　）

A．F一定增大、f一定增大

B．F可能不变、f一定增大

C．F一定增大、f可能先减小后增大

D．F可能不变、f可能先减小后增大

4．（2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）哈尔滨太阳岛是全国著名的旅游景点，太阳岛上的太阳桥图1是国内设计最为独特的桥梁之一，它位于太阳岛靠松花江处的河口，桥塔为单个斜臂桥塔，斜拉索全集中在桥塔的钝角一侧。太阳桥全长460米，宽15.5米，主塔高93.5米，悬索30根，是亚洲第一座钢结构独塔无背双索面斜拉桥。太阳桥的受力原理可以简化为图2所示结构，均匀桥板aO重为G，三根平行钢索均与桥面成30°角，间距ab=bc=cd=dO，桥板a点不受地面作用力，O为可自由无摩擦转动的转轴，若每根钢索受力相同，则每根钢索受力大小为（　　）

A． B． C． D．G

5．（2022·上海嘉定·二模）如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳将书本静止悬挂，现将两环距离变大后书本仍处于静止状态，若杆对A环的支持力为FN，杆对A环的摩擦力为Ff，则（　　）

A．FN减小，Ff不变 B．FN减小，Ff增大

C．FN不变，Ff不变 D．FN不变，Ff增大

6．（2022·北京·清华附中三模）如图，黑板擦在手施加的恒力F作用下匀速擦拭黑板。已知黑板擦与竖直黑板间的动摩擦因数为μ，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（　　）

A．μF B． C． D．

7．（2022·湖南岳阳·模拟预测）如图所示，质量为的物块A静置于水平台面上，质量为的半球体C静置于水平地面上，质量为m的光滑小球B（可视为质点）放在半球体C上，P点为三根轻绳PA、PB、PO的结点。系统在图示位置处于静止状态，P点位于半球体球心的正上方，PO竖直，PA水平，PB刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角。已知物块A与台面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，则（　　）

A．绳的拉力大小为

B．受到的摩擦力大小为

C．受到的摩擦力大小为

D．地面对的支持力大小为

8．（2022·上海交大附中模拟预测）如图所示，一定质量的风筝用绳子固定于地面P点，风产生的力F垂直作用于风筝表面AB，并支持着风筝使它平衡。已知绳与水平地面的夹角α和风筝与水平面的夹角φ都为锐角，不计绳子所受的重力，设绳子产生的拉力为T，则T和F的大小关系是（　　）

A．T一定小于F B．T一定等于F

C．T一定大于F D．以上三种情况都有可能

9．（2022·青海·海东市第一中学二模）如图甲所示，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬，绳的一端固定在较高处的A点，另一端拴在人的腰间C点（重心处）。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型：脚与崖壁接触点为O点，人的重力G全部集中在C点，O到C点可简化为轻杆，AC为轻绳。已知OC长度不变，人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形，则（　　）

A．轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力

B．在此时刻，轻绳对人的拉力大小等于G

C．在虚线位置时，轻绳AC承受的拉力更小

D．在虚线位置时，OC段承受的压力不变

10．（2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测）某班物理兴趣小组在研究三力作用下的平衡问题时，设计了如图所示的简单而常见的情景模型：将一可视为质点的质量为m的小球用轻质柔软的细线悬挂于天花板上的O点，在外力F、细线拉力FT和重力mg的作用下处于平衡状态。细线与竖直方向的夹角为，与F的夹角为，开始时F水平。小组成员经过讨论形成了如下结论，你认为正确的是（　　）

A．保持θ角及小球位置不变，逐渐缓慢减小角直至F竖直向上，则F、FT都逐渐减小

B．保持F水平，逐渐缓慢增大θ角，则F、FT都逐渐增大

C．保持角不变，逐渐缓慢增大θ角，直至悬线水平，则FT逐渐减小，F逐渐增大

D．只增加细线的长度，其他条件不变，F、FT都减小

11．（2022·四川·遂宁安居育才卓同国际学校模拟）如图所示，轻绳MN的两端固定在水平天花板上，物体m1系在轻绳MN的某处，悬挂有物体m2的光滑轻滑轮跨在轻绳MN上。系统静止时的几何关系如图。则m1与m2的质量之比为 （　　）

A．1：1 B．1：2 C．1： D．：2

12．（2022·湖南岳阳·模拟）如图所示，质量为的物块A静置于水平台面上，质量为的半球体C静置于水平地面上，质量为m的光滑小球B（可视为质点）放在半球体C上，P点为三根轻绳PA、PB、PO的结点。系统在图示位置处于静止状态，P点位于半球体球心的正上方，PO竖直，PA水平，PB刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角。已知物块A与台面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，则（　　）

A．绳的拉力大小为

B．受到的摩擦力大小为

C．受到的摩擦力大小为

D．地面对的支持力大小为

13．（2022·湖北武汉·模拟）如图所示，MON是一固定在竖直平面内的“∧”形框架，框架光滑且足够长，MO、NO与竖直方向的夹角均为。A、B两个轻质小环分别套在MO、NO上，两根轻绳的一端分别系在A、B环上，另一端分别连接质量均为m的小球C、D。小球C、D之间再用一轻绳相连。当两个小球静止时，连接小球C、D的轻绳的张力大小为（　　）

A． B． C． D．

14．（2022·河南·洛宁县第一高级中学模拟）劳动教育应从娃娃抓起，如图所示，一位小朋友在家用拖把拖地，拖把头的质量为，拖杆的质量可以忽略，小朋友沿杆方向对拖把头施加大小为的推力，此时推力与水平方向的夹角为，拖把头沿水平地面做匀速直线运动，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A．地面对拖把头的支持力与拖把头受到的重力大小相等

B．拖把头对地面的摩擦力大于

C．若只增大推力，则拖把头受到的摩擦力一定增大

D．拖把头与地面间的动摩擦因数为

15．（2022·湖南·长郡中学模拟）如图所示是安装工人移动空调室外机的情境。刚开始，两工人分别在与窗户边缘等高的M、N两点通过1、2两根绳子使空调室外机静止在P点，然后他们缓慢放绳，使空调室外机竖直向下缓慢运动。已知开始时P点到M点的距离小于P点到N点的距离。绳子的质量忽略不计。在空调室外机到达指定位置前的一段时间内关于1、2两绳的拉力，下列说法正确的是（　　）

A．1绳的拉力一直小于2绳的拉力

B．1、2两绳的拉力都在减小

C．1、2两绳拉力的合力小于空调室外机的重力

D．1、2两绳的拉力之比保持不变

专题02  受力分析 共点力的平衡（近5年高考物理试题分类精选练习）

1、（2022·广东卷·T1）图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.

2、（2022·浙江6月卷·T10）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°。一重为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

3、（2022·浙江6月卷·T3）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B. 鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C. 鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

D. 研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

4、（2022·浙江1月卷·T5）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　）

A. 轻绳的合拉力大小为

B. 轻绳的合拉力大小为

C. 减小夹角，轻绳的合拉力一定减小

D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小

5、（2022·浙江1月卷·T4）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（　　）

A. 水桶自身重力的大小

B. 水管每秒出水量的大小

C. 水流对桶撞击力的大小

D. 水桶与水整体的重心高低

6.（2022·河北·T7）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，将木板以直线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逐渐增大

7、2021全国甲卷第1题. 如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将（　　）

A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大

8、 2021湖南卷第5题. 质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（　　）

A. 推力先增大后减小

B. 凹槽对滑块的支持力先减小后增大

C. 墙面对凹槽的压力先增大后减小

D. 水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

9、2021广东卷第3题. 唐代《来耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为和，，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B. 耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C. 曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D. 直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

10、2020全国3卷第4题

4.如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（　　）

A. 45° B. 55° C. 60° D. 70°

11、2020山东卷第8题

8.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（　　）

A.  B.  C.  D.

12、2020年7月浙江第2题

2.如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周有一定空间。当公交车（　　）

A. 缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动

B. 急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动

C. 缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动

D. 急转弯时，行李箱b一定相对车子向内侧运动

13、2020.7浙江第3题

3.矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

14、2020浙江第10题

10.如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（　　）

A. 受到的重力大小为

B. 受到的合力大小为

C. 对球面的压力大小为

D. 对球面的作用力大小为

15、2019全国1卷19题．如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止，则在此过程中

A．水平拉力的大小可能保持不变

B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

16、2019年全国2卷16题．物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为

A．150kg B．kg C．200 kg D．kg

17、2019 全国3卷16题．用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面I、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则

A． B．

C． D．

18、 2019天津卷2题 .2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是（    ）

A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力

B.为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度

C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下

D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布

19、 2019江苏卷2题．如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右．细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为

（A） （B） （C）Tsinα （D）Tcosα

20、2018年天津第7题

7．明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则

A．若F一定，θ大时大

B．若F一定，θ小时大

C．若θ一定，F大时大

D．若θ一定，F小时