高中物理高考 考点09 受力分析，共点力平衡——备战2021年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点09 受力分析，共点力平衡——备战2021年高考物理考点一遍过，共21页。试卷主要包含了受力分析，共点力平衡等内容，欢迎下载使用。
一、受力分析
1．基本步骤：（1）确定研究对象——点、单个物体或系统；（2）隔离物体分析——先分析场力（重力、电场力、磁场力），再分析接触力（先弹力后摩擦力），最后分析其他力；（3）画受力示意图。
2．关键条件：光滑——不计摩擦；轻——重力不计；忽略空气阻力等。
二、共点力平衡
1．整体法和隔离法：当分析相互作用的两个或两个以上的物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；在分析系统内各物体（或一个物体各部分）间的相互作用时常用隔离法。对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。
2．动态平衡分析方法：
（1）解析法：列平衡方程求出未知量与已知量的关系式，根据函数关系分析判断。
（2）图解法：根据平行四边形定则或三角形定则作出变化的图示，由几何关系分析判断。
3．临界、极值问题：
（1）两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0（主要体现为两物体间的弹力为0）；
（2）绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；
（3）绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为0；
（4）存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大；
（5）由平衡条件列方程，物理量在数学上有极值（如三角函数）。
（2020·攀枝花市第十五中学校高一期中）由吴京主演的《攀登者》，重现了中国人攀登珠穆朗玛峰的英勇历史，体现了中国人不畏艰险，自强自立的爱国精神。如图为影片中登山队员的登山的照片。已知其中一名队员重为G，静止时，绳子与竖直方向的夹角为60,绳子拉力也为G，则此时山峰对该队员的作用力（ ）
A．就是山峰对该对员的支持力
B．大小为
C．大小为G
D．方向可能水平向左
【参考答案】C
【详细解析】A.山峰对该队员的作用力是山峰对该队员的支持力和摩擦力的合力，故A错误；
BCD.以该队员为研究对象，受力情况如图所示：
根据几何关系可得绳子拉力T的方向与重力G的方向夹角为120°，且大小相等，所以山峰对该队员的作用力F、重力G和绳子拉力T构成等边三角形，则F=G，方向与拉力和重力的合力方向相反，故C正确，BD错误。
1．（2020·湖南省长郡中学高一月考）如图所示，三块形状不规则的石块叠放在水平桌面上并保持平衡，、之间、、之间的接触面均不在水平面上。下列说法正确的是（ ）
A．桌面对石块的作用力方向一定竖直向上
B．石块可能受到水平桌面施加的静摩擦力
C．石块一定受到三个力的作用
D．石块的重力与石块对的支持力是一对平衡力
【答案】A
【解析】AB．选abc为研究对象，石块c不会受到水平桌面的摩擦力，则桌面对石块c的作用力一定竖直向上，故A正确，B错误；
C．石块b受到重力、c对b的支持力和摩擦力、a对b的压力和摩擦力，共五个力的作用，选项C错误；
D．因为a和b的接触面不在水平面上，则石块a的重力与石块b对a的支持力不在一条直线上，则不是一对平衡力，选项D错误。
故选A。
（2020·浙江省高一期中）某电视台在讲解围棋棋局节目中，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上。不计棋子间的相互作用力。对其中某一棋子，下列说法正确的是
A．棋子共受三个力作用
B．棋子对棋盘的压力大小一定等于其所受重力的大小
C．棋子的磁性越强，棋子所受的摩擦力越大
D．减小棋子的质量，棋子所受的摩擦力减小
【参考答案】D
【详细解析】A．小棋子受到重力、棋盘面的吸引力、弹力和静摩擦力，共四个力作用，故A错误；
B．棋子对棋盘的压力大小与重力无关，与棋盘对棋子的吸引力大小相等，故B错误；
C．根据竖直方向上二力平衡知：
即摩擦力与磁性强弱无关，故C错误；
D．根据竖直方向上二力平衡知：
减小棋子的质量，棋子所受的摩擦力减小，故D正确。
故选D．
1．（2019·广东省汕头市高三模拟）重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳如图连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两端绳子分别处于垂直和水平方向上，则拉力F的最小值为
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】因OA竖直，则AB无拉力，则B球受三个力作用，当力F的方向与OB方向垂直时，力F最小；则由平衡知识可知，故选A。
【名师点睛】此题是关于共点力的平衡问题；关键是知道当OA竖直时，AB无拉力，且当F垂直OB时，力F最小即可解答。
水平面上有一倾角为θ的斜面A，斜面A上固定一竖直档板，现将形状与A相同、质量为M的斜面B和质量为m的球如图所示放置，整个装置处于静止状态，且各接触面间均光滑。关于各个物体间的弹力下列说法，正确的是（ ）
A．小球对斜面B的压力
B．挡板对小球的弹力为0
C．斜面A对斜面B的支持力为
D．斜面B对挡板的弹力为
【参考答案】B
【详细解析】A．小球与斜面没有直接接触，所以小球与斜面间没有弹力，故A错误；
B．以小球为对象，进行受力分析，小球只受两个力作用：重力和支持力，所以挡板对小球的弹力为0，故B正确；
CD．以小球和斜面B整体为对象，进行受力分析，受到重力、斜面支持力和档板弹力，根据平衡条件可知，斜面A对斜面B的支持力为
挡板对斜面B的弹力为
根据牛顿第三定律得斜面B对挡板的弹力为，故CD错误。
故选B。
1．（2019·山东省青岛市高三三模）胶州湾大桥是青岛市境内黄岛区、城阳区以及李沧区的跨海通道，对进一步加快山东半岛城市群建设有着重要意义。如图，设桥体中三块相同的钢箱梁1、2、3受到钢索a、b、c拉力的方向相同，相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向，下列说法正确的是
A．钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力
B．钢箱梁3所受合力最大
C．钢箱梁2、3间作用力大于钢箱梁1、2间作用力
D．钢索c上的拉力大于钢索b上的拉力
【答案】C
【解析】钢箱梁1对2的作用力与钢箱梁2对1的作用力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故选项A错误；每个钢箱梁都处于平衡状态，合力均为零，故选项B错误；对钢箱梁2受力分析，设钢索的拉力与水平方向的夹角为，由平衡条件知，所以钢箱梁1、2间作用力小于钢箱梁2、3间作用力，故选项C正确；由竖直方向受力平衡知，可得，钢索拉力的方向相同，所以三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等，故选项D错误。
（2020·黑龙江省哈师大附中高三月考）如图所示，在水平放置的木棒上的M、N两点，系着一根不可伸长的柔软轻绳，绳上套有一光滑小金属环。现将木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度，则关于轻绳对M、N两点的拉力F1、F2的变化情况，下列判断正确的是
A．F1和F2都变大B．F1变大，F2变小
C．F1和F2都变小D．F1变小，F2变大
【参考答案】C
【详细解析】由于是一根不可伸长的柔软轻绳，所以绳子的拉力相等。
木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度后，绳子之间的夹角变小，合力等于重力不变，所以绳子上的拉力变小。
选项C正确，A、B、D错误。
1．（2020·四川省合江县中学校高三月考）如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定竖直放置的圆环上的A、B两点，O为圆心，O点下面悬挂一物体M，绳水平，拉力大小为，绳与绳成，拉力大小为。将两绳同时缓慢顺时针转过60°，并保持两绳之间的夹角始终不变，且物体始终保持静止状态。则在旋转过程中，下列说法正确的是（ ）
A．逐渐增大B．先增大后减小C．先增大后减小D．先减小后增大
【答案】A
【解析】对结点受力分析，并合成三角形如图
根据图示可知顺时针转动前（实线）到转动后（虚线）过程中，一直增大，一直减小，A正确，BCD错误。
故选A。
（2020·江西省高三一模）如图所示，物体A和B的质量分别为4kg和1kg，用跨过定滑轮的细线相连，叠放在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，A 与 B间的动摩擦因数为0.2，现有一平行于斜面向下的力F作用在物体B上，物体A、B保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g＝10m/m2）。则拉力F的值可能为（ ）
A．10NB．20NC．30ND．40N
【参考答案】AB
【详细解析】拉力最大时，对A
对B
解得
拉力最小时，对A
对B
解得
拉力F取值范围；
故选AB。
1．（2020·山西省致远实验中学校高二期中）如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上的O点，跨过滑轮的细绳连接物块A、B，A、B都处于静止状态，现将物块B移至C点后，A、B仍保持静止，下列说法中正确的是： （ ）
A．B与水平面间的摩擦力增大
B．绳子对B的拉力增大
C．悬于墙上的绳所受拉力不变
D．A、B静止时，图中α、β、θ三角始终相等
【答案】AD
【解析】细绳的弹力F始终等于物块A的重力，大小不变，B选项错；物块B与水平面间的摩擦力，将物块B移至C点，细绳与水平面的夹角γ变小，所以f变大，A正确；因拉A的绳子与拉B的绳子力相等，而拉滑轮的力与两绳子的力的合力大小相等，故拉滑轮的力应这两绳子拉力的角平分线上，故α、β、θ三角始终相等，D正确；由于两绳间夹角增大，而两拉力不变，故悬于绳上的绳子的拉力将减小，故C错误．
1．如图所示，重力为G的质点M，与三根劲度系数相同的轻质弹簧A、B、C相连，C处于竖直方向，静止时，相邻弹簧间的夹角均为120°，已知弹簧A和B对质点的作用力的大小均为2G，则弹簧C对质点的作用力大小可能为
A．0B．GC．2GD．3G
2．如图所示，A、B两均匀直杆上端分别用细线悬挂于天花板上，下端搁在水平地面上，处于静止状态，悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直，则关于两杆的受力情况，下列说法中正确的有（ ）
A．A，B都受三个力作用
B．A，B都受四个力作用
C．A受三个力，B受四个力
D．A受四个力，B受三个力
3．（2020·山东省高三二模）如图所示，山坡上两相邻高压线塔A、B之间架有匀质粗导线，平衡时导线呈弧形下垂，最低点在C处，已知弧BC的长度是AC的3倍，右塔A处导线切线与竖直方向的夹角α=60°，则左塔B处导线切线与竖直方向的夹角β为（ ）
A．30°B．45°C．60°D．75°
4．（2020·调兵山市第一高级中学高二月考）如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中（该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是（ ）
A．F1增大，F2减小
B．F1减小，F2减小
C．F1增大，F2增大
D．F1减小，F2增大
5．如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行．现给小滑块施加一个竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有
A．小球对斜劈的压力保持不变
B．轻绳对小球的拉力先减小后增大
C．竖直杆对小滑块的弹力先增大再减小
D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大
6．（2019·湖南长沙一中高三第二次月考）如图所示，两个完全相同的小球、，放置在墙壁和斜木板之间，当斜木板和竖直墙壁的夹角缓慢减小时（），下列说法错误的是
A．墙壁、木板受到球的压力均增大
B．墙壁、木板受到球的压力均减小
C．球对球的压力增大，对木板的压力减小
D．球受到墙壁、木板和球的作用力的合力不变
7．（2020·宁波市北仑中学高二月考）如图所示为建筑工地一个小型起重机起吊重物的示意图，一根轻绳跨过光滑的动滑轮，轻绳的一端系在位置A处，动滑轮的下端挂上重物，轻绳的另一端挂在起重机的吊钩C处．起吊重物前，重物处于静止状态．起吊重物过程是这样的：先让吊钩从位置C竖直向上缓慢的移动到位置B，然后再让吊钩从位置B水平向右缓慢地移动到D，最后把重物卸载某一个位置．则关于轻绳上的拉力大小变化情况，下列说法正确的是（ ）
A．吊钩从C向B移动过程中，轻绳上的拉力不变
B．吊钩从C向B移动过程中，轻绳上的拉力变大
C．吊钩从B向D移动过程中，轻绳上的拉力不变
D．吊钩从B向D移动过程中，轻绳上的拉力变大
8．（2019·新课标全国Ⅲ卷）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．
9．（2019·天津卷）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
10．（2019·江苏卷）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．TsinαD．Tcsα
11．（2018·天津卷）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小时大
12．（2017·天津卷）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是
A．绳的右端上移到，绳子拉力不变
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移
13．（2017·新课标全国Ⅲ卷）一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）
A．86 cmB．92 cmC．98 cmD．104 cm
14．（2016·新课标全国Ⅰ卷）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则
A．绳OO'的张力也在一定范围内变化
B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化
C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化
D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
15．（2016·海南卷）如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态。若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。则
A．f1=0，f2≠0，f3≠0B．f1≠0，f2=0，f3=0
C．f1≠0，f2≠0，f3=0D．f1≠0，f2≠0，f3≠0
16．（2016·新课标全国Ⅲ卷）如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为
A．B．C．mD．2m
1．BD【解析】若弹簧A和B对质点的作用力为拉力，对M，由平衡条件可得FC=G+2Fcs 60°=3G，D正确；若弹簧A和B对质点的作用力为推力，对M，由平衡条件可得FC=2Fcs60°–G=G，B正确。
2．D【解析】对A、B进行受力分析如图所示
由于拉A的绳子倾斜，因此地面对A有一个向右的摩擦力，A杆才能平衡，因此A受四个力，而拉B的绳竖直，因此地面对B只有一个向上的支持力，没有摩擦力，因此B受三个力，D正确ABC错误．
故选D。
3．A【解析】设ABC三个位置的拉力分别为FA、FB、FC，导线质量为m，AC段受力分析得
①
②
BC段受力分析得
③
④
由①②③④联立得
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
4．C【解析】对小球受力分析，受重力、挡板向右的支持力和半球面的支持力，如图，根据平衡条件解得：
由于θ不断增加，故F1增大、F2增大，故C正确。
故选C。
5．D【解析】A、B、对小球受力分析，受重力、支持力和细线的拉力，如图所示：
根据平衡条件可知，细线的拉力T增加，支持力N减小，根据牛顿第三定律，球对斜面的压力也减小；故A、B错误．
C、D、对球和滑块整体分析，受重力、斜面的支持力N，杆的支持力N′，拉力F，如图所示：
根据平衡条件，有：水平方向：N′=Nsinθ，竖直方向：F+Ncsθ=G，由于N减小，故N′减小，F增加；故C错误、D正确．
故选D．
6．B【解析】以两个小球整体为研究对象进行受力分析如图所示，
由图可知，墙壁给球的压力F2逐渐增大，挡板给球的支持力F1逐渐增大，根据牛顿第三定律可知墙壁受到的压力增大，木板受到的压力增大，故B错误，A正确；以Q为研究对象，根据力的合成与分解可得Q球对P球的压力为F3=mQgcsθ，对木板的压力F4=mQgsinθ，θ减小，则Q球对P球的压力增大，对木板的压力减小，故C正确；整个运动过程中，P始终处于平衡状态，P球受到墙壁、木板和Q球的作用力的合力等于其重力，始终不变，故D正确。此题选择错误的选项，故选B。
7．AD【解析】因物体重力不变，故重力与两绳子的拉力为平衡力；并且绳子为两端的张力相等；设绳子间的夹角为2θ；在由C到B上移的过程中有：2Tcsθ=mg；由几何关系可知，绳子为l，则有：lcsθ=d；因由C到B的过程中A到BC的垂直距离不变，故θ为定值；故轻绳上的拉力不变；故A正确；B错误；由B到D的过程中，绳长不变，夹角2θ一定增大，则由A中分析可知，T一定增大；故C错误；D正确；故选AD．
8．D【解析】对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，由几何关系可知，，。解得，，由牛顿第三定律知，故D正确
9．C【解析】以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A错误；由图甲可知，当索塔高度降低后，变大， 变小，故T变大，故B错误；由B的分析可知，当钢索对称分布时，，钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确；受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要 ，钢索AC、AB的拉力FAC、FAB进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D错误；综上分析：答案为C。
10．C【解析】对气球受力分析，由水平方向平衡条件可得：，故C正确。
11．BC【解析】由于木楔处在静止状态，故可将力F沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边形定则，画出力F按效果分解的图示．并且可据此求出木楔两侧产生的推力．选木楔为研究对象，木楔受到的力有：水平向右的F、和两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力，由于木楔处于平衡状态，所以两侧给木楔的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的推力是相等的，力F的分解如图：
则，，故解得，所以F一定时，越小， 越大；一定时，F越大，越大，BC正确。
12．AB【解析】设两杆间距离为d，绳长为l，左右两段长度分别为la和lb，则，两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β，绳子中各部分张力相等，，则，满足，，即，，d和l均不变，则sin α为定值，α为定值，cs α为定值，绳子的拉力保持不变，衣服的位置不变，A正确，CD错误；将杆N向右移一些，d增大，则sin α增大，cs α减小，绳子的拉力增大，B正确。
13．B【解析】设弹性绳的劲度系数为k，左、右两半段绳的伸长量，由共点力的平衡条件可知，钩码的重力，将弹性绳的两端缓慢移至天花板上同一点时，钩码的重力，解得，则弹性绳的总长度变为，故选B。
14．BD【解析】物块b始终保持静止，物块a也始终保持静止，滑轮两侧绳子的夹角不变，连接物块a和b的绳的张力等于物块a的重力，所以连接物块a和b的绳的张力保持不变，绳OO'的张力也不变，AC错误；对物块b进行受力分析如图所示，若F方向不变，大小在一定范围内变化，重力mg和绳子的拉力FT保持不变，所以物块b所受到的支持力在一定范围内变化，物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化，BD正确。
15．C【解析】对整体受力分析可知，整体相对地面没有相对运动趋势，故f3=0；再将a和b看成一个整体，a、b整体有相对斜面向下运动的趋势，故b与P之间有摩擦力，即f2≠0；再对a受力分析可知，a相对于b有向下运动的趋势，a和b之间存在摩擦力作用，即f1≠0；选C。
16．C【解析】根据题意设悬挂小物块的点为O'，圆弧的圆心为O，由于ab=R，所以三角形Oab为等边三角形，根据几何知识可得∠aO'b=120°，而一条绳子上的拉力相等，故T=mg，小物块受到两条绳子的拉力作用且两力大小相等，夹角为120°，故受到的拉力的合力等于mg，因为小物块受到绳子的拉力和重力作用，处于静止状态，故拉力的合力等于小物块的重力，为mg，所以小物块的质量为m，C正确。