2023新高考物理一輪復習教參練案第二章 第3講 受力分析 共點力的平衡

練案⑹

第3講受力分析共點力的平衡

一、選擇題（本題共10小題，1?6題為單選，7?10題為多選）

1.如圖所示，質(zhì)量為機的長木板放在水平地面上，站在木板上的人用斜向右下方的力

E推箱子，三者都保持靜止。人和箱子的質(zhì)量也均為相，重力加速度為g。下列說法正確的是

（C）

“〉，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，），，

A.人對長木板的壓力大小為相g

B.長木板對地面的壓力大于3mg

C.箱子受到的摩擦力的方向水平向左

D.地面對長木板的摩擦力的方向水平向左

［解析］人用斜向下的力推箱子，對人受力分析，受重力、木板的支持力以及箱子的支持

力（推力的反作用力），人在豎直方向受力平衡，則箱子對人支持力的豎直分力和木板對人支

持力的合力等于人的重力，故木板對人的支持力小于根g,根據(jù)牛頓第三定律知人對木板的壓

力小于mg,故A錯誤；對三者組成的整體受力分析，受重力和地面的支持力，根據(jù)平衡條

件，支持力等于3根g,根據(jù)牛頓第三定律，長木板對地面的壓力等于3機g,故B錯誤；人用

力尸斜向右推箱子，對箱子受力分析，受推力、重力、支持力、靜摩擦力，根據(jù)平衡條件,

可知箱子受到的摩擦力方向水平向左，與推力的水平分力平衡，故C正確；對三者組成的整

體受力分析，受重力和支持力，不受摩擦力作用，否則不平衡，故地面與木板間沒有摩擦力，

故D錯誤。

2.一根長2m,重為G的不均勻直棒AB,用兩根細繩水平懸掛在天花板上，當棒平衡

時細繩與水平面的夾角如圖所示，則關(guān)于直棒重心C的位置，下列說法正確的是（A）

A.距離B端0.5m處B.距離2端0.75m處

C.距離8端羋m處D.距離8端坐m處

［解析］當一個物體受三個力作用而處于平衡狀態(tài)時，如果其中兩個力的作用線相交于

一點，則第三個力的作用線必通過前兩個力作用線的相交點。把。欣和O2B延長相交于。

點，則重心C一定在過。點的豎直線上，如圖所示。由幾何知識可知，

BO=^AB=1m,BC=^BO=0.5m,故重心應在距8端0.5m處，故選A。

3.木材加工廠中，工人師傅將一根橫截面半徑為R的半圓形木墩平放在水平地面上，將

一根橫截面半徑相同的圓木放在光滑豎直墻壁和半圓形木墩之間，并用豎直擋板將半圓木墩

的左側(cè)固定，如圖所示?，F(xiàn)向左水平移動擋板，使半圓木墩向左平移，圓木緩慢下移。已知

半圓木墩與水平地面間的動摩擦因數(shù)處處相等，圓木與半圓木墩間的摩擦不計。在圓木到達

地面之前的過程中，下列說法正確的是（D）

A.圓木對半圓木墩的壓力變小

B.圓木對豎直墻壁的壓力不變

C.半圓木墩所受水平地面的支持力變小

D.半圓木墩所受水平地面的摩擦力不變

［解析］以圓木為研究對象，受到重力G1、豎直墻壁的彈力/和半圓木墩的支持力尸N,

受力分析如圖甲所示,

由于Gi的大小、方向都保持不變，產(chǎn)的方向不變，F(xiàn)N與水平方向的夾角逐漸減小，可知

斤、尸均逐漸增大，所以圓木對半圓木墩的壓力變大，圓木對豎直墻壁的壓力變大，AB錯

誤；以圓木和半圓木墩整體為研究對象，受力如圖乙所示

地面對半圓木墩的支持力7V與整體所受重力G總大小相等，保持不變，C錯誤；根據(jù)

滑動摩擦力可知水平地面對半圓木墩的摩擦力也保持不變，D正確。

4.架在A、8兩根電線桿之間的均勻電線在夏、冬兩季由于熱脹冷縮的效應，電線呈現(xiàn)

如圖所示的兩種形狀，下列說法中正確的是（D）

A.夏季與冬季電線對電線桿的拉力一樣大

B.夏季與冬季電線桿對電線的拉力方向不變

C.夏季電線對電線桿的拉力較大

D.冬季電線對電線桿的拉力較大

［解析］以整條電線為研究對象，受力分析如圖所示,

由共點力的平衡條件知，兩電線桿對電線的拉力的合力與其重力平衡，由幾何關(guān)系得

Feos則/"=三念。由于夏天氣溫較高，電線的體積會膨脹，兩桿正中部電線下墜的

距離場變大，則電線在桿上固定處的切線方向與豎直方向的夾角。變小，電線質(zhì)量一定，則

可知電線桿對電線的拉力F=2機s變小，由牛頓第三定律知，夏季電線對電線桿的拉力較小，

冬季電線對電線桿的拉力較大，故D正確，ABC錯誤。

5.（2021?浙江高三零模）如圖所示，一工作人員在兩個電塔之間的C點無接觸就業(yè)。其中

A、2兩點等高，且用電線（可看作細繩）連接。對此，下列說法不正確的是（B）

A.C點一定在A2兩點的連線的中垂線上

B.增加電線的長度，電線對工作人員的拉力增大

C.提高A點的高度，工作人員將向8點移動

D,調(diào)換質(zhì)量更大的工作人員，C點的位置將下降

［解析］對工作人員受力分析，可知細繩提供的拉力大小且對稱，所以C點一定在兩

點的連線的中垂線上，故A正確，與題意不符；增加電線的長度，則細繩提供拉力夾角變小，

因為工作人員所受重力沒變，所以電線對工作人員的拉力將減小，故B錯誤，與題意相符;

提高A點的高度后，對工作人員受力分析，仍然與沒提高之前一樣，故工作人員將向8點移

動，以保證兩個拉力大小相等且對稱，故C正確，與題意不符；調(diào)換質(zhì)量更大的工作人員，

則細繩上拉力的合力即工作人員的重力將變大，細繩夾角將變小，所以C點的位置將下降,

故D正確，與題意不符。

6.（2021?山東高三學業(yè)考試汝口圖所示，光滑圓環(huán)豎直固定，A為最高點，橡皮條上端固

定在A點，下端連接一套在圓環(huán)上的輕質(zhì)小環(huán)，小環(huán)位于8點，與豎直方向夾角為30。,

用光滑鉤拉橡皮條中點，將橡皮條中點拉至C點時，鉤的拉力大小為日為保持小環(huán)靜止于

B點、,需給小環(huán)施加一作用力聲，下列說法正確的是（A）

A.若F沿水平方向，則『=專

B.若P沿豎直方向，則P=%

C.F'的最大值為厚產(chǎn)

D.F'的最小值為坐尸

［解析］設圓的半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系可知，橡皮條的原長/O=2RCOS3（T=M5R,設橡

皮條的勁度系數(shù)為k,將橡皮條中點拉至C點時，橡皮條彈力尸的一/o）=小左R,而此時拉

力F=^os30o=3kR,由于BC沿水平方向，若尸'沿水平方向，則尸'=f=*F,A正確；

若尸沿豎直方向，由于在過8點的切線方向合力為零，因此尸'sin60。=於in30。，可得/

=監(jiān)=3，B錯誤；當P的方向接近指向圓心時，尸值趨近于無窮大，C錯誤；當戶的

.J3

方向垂直于過8點的半徑時，取最小值尸'=^in30°=-^-F,D錯誤。

7.（2021.全國高三專題練習）寧波諾丁漢大學的四名學生設計的“戶外水杯”獲得了設計

界“奧斯卡”之稱的紅點設計大獎。戶外水杯的杯子下方有一個盛了塑料球的復合材料罩，

球和杯底直接接觸，塑料球和罩子的重量非常輕，幾乎可以忽略不計，但是作用卻很大，在

不是水平的接觸面上可以自動調(diào)整，使水杯處于水平狀態(tài)，如圖所示。設此水杯放置于某一

傾角的斜面上，則以下說法正確的是（AB）

A.上部分的杯子受到兩個力：重力、球施加的支持力

B.整個戶外杯子受到三個力：重力、摩擦力、支持力

C.塑料球受到的合力不一定為零

D.因為重力不計，所以罩子只受彈力，不受摩擦力

［解析］上部分的杯子處于平衡狀態(tài)，受重力和球施加的支持力處于平衡，故A正確；

整個杯子放在斜面上受重力、支持力和摩擦力的作用而處于平衡，故B正確；塑料球由于處

于平衡狀態(tài)，故其受到的合力為零，故C錯誤；雖然罩子重力不計，但是由于其受到上面杯

子的壓力，從而對斜面產(chǎn)生壓力，并且有下滑的趨勢，故一定受到摩擦力的作用，故D錯誤。

8.如圖所示是一個簡易起吊設施的示意圖，AC是質(zhì)量不計的撐桿，A端與豎直墻用錢鏈

連接，一滑輪固定在A點正上方，C端吊一重物，BC繩連接在滑輪與C端之間?，F(xiàn)施加一

拉力E緩慢將重物P向上拉，在AC桿達到豎直前（BD）

次由

/

A.8c繩中的拉力瓦越來越大

B.繩中的拉力月越來越小

C.AC桿中的支撐力FN越來越大

D.AC桿中的支撐力故大小不變

［解析］作出C點的受力示意圖，如圖所示

由圖可知力的矢量三角形與幾何三角形ABC相似。根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得，髭=比

=磊，解得8c繩中的拉力為斤=曙。AC桿中的支撐力為瓜=嶗，由于重物P向上運

動時，AB,AC不變，BC變小，故國減小，尺大小不變，故選BD。

9.（2022.廣東梅州市高三模擬）如圖所示，一名工人用兩種方式嘗試把原本就靜止在卸貨

梯上的貨物推上貨車，第一種方式用平行于卸貨梯平面向上的力去推貨物，第二種方式用水

平向右的力推貨物，均未推動貨物，則下列說法正確的是（CD）

A.人受到卸貨梯的摩擦力大小相等

B.若工人兩種方式作用在貨物的力的大小相等，則第二種方式中貨物所受合外力更大

C.若工人兩種方式作用在貨物的力的大小相等，且第一種方式貨物所受摩擦力沿接觸

面向上，則第二種方式貨物所受摩擦力必定沿接觸面向上

D.工人若要勻速推動貨物，采用第二種方式更費力

［解析］用平行于卸貨梯平面向上的力去推貨物，人所受到的摩擦力為重力沿貨梯向下

的分力與推力對人的反作用力之和，用水平向右的力推貨物，人所受的摩擦力為重力沿貨梯

向下的分力與推力對人的反作用力沿貨梯方向的分力之和，由于不知道兩次推力的大小，故

不能比較摩擦力的大小，故A錯誤；不管用哪種方式推，都沒有推動，貨物靜止，合力都為

零，故B錯誤；第一種方式貨物所受摩擦力沿接觸面向上，則重力沿貨梯方向向下的分力大

于推力，第二種方式貨物所受水平推力沿斜面的分力一定小于推力，也小于重力沿貨梯向下

的分力，故貨物所受摩擦力必定沿接觸面向上，故C正確；第二種方式水平方向的推力在垂

直于貨梯方向上有分力，故正壓力變大，所以滑動摩擦力更大，推力沿貨梯方向的分力與滑

動摩擦力等大反向，故推力也需更大，工人若要勻速推動貨物，采用第二種方式更費力，故

D正確。

10.（2019?全國卷I）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一

細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N,另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)

用水平向左的拉力緩慢拉動N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成45。。已知M始終保持靜

止，則在此過程中（BD）

A.水平拉力的大小可能保持不變

B.M所受細繩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減小后增加

［解析］選N為研究對象，受力情況如圖甲所示，用水平拉力廠緩慢拉動N的過程中，

水平拉力廠逐漸增大，細繩的拉力T逐漸增大，A錯，B對；對于受重力GM、支持力

隊、繩的拉力T以及斜面對它的摩擦力人如圖乙所示，若開始時斜面對加的摩擦力/沿斜

面向上，則T+尸GwsinaT逐漸增大，/逐漸減小，當了減小到零后，再反向增大。若開始

時斜面對M的摩擦力沿斜面向下，此時T=G?sin當T逐漸增大時，/逐漸增大，C錯，

D對。

甲

乙

二、非選擇題

11.質(zhì)量為M的木楔傾角為仇在水平面上保持靜止，當將一質(zhì)量為機的木塊放在木楔

斜面上時，它正好勻速下滑。如果用與木楔斜面成a角的力廠拉著木塊勻速上升，如圖所示

(已知木楔在整個過程中始終靜止，重力加速度為g)。

(1)當a變化時，求拉力產(chǎn)的最小值；

(2/取最小值時，求木楔對水平面的摩擦力是多少？

［答案］(l)?;gsin2。(2)］，wgsin46

［解析］木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，

有"zgsin9—jumgcos0,即〃=tan0O

(1)因其在力尸作用下沿斜面向上勻速運動，則有：

Feosa—mgsin0~\~f①

Fsina~\~N=mgcos0②

尸林N③

由①②③彳mF—2"次sin8_2〃zgsin8cos8_〃火sin26>

cosa+1Msinacosacos0+sinasin3cos(。一a)

則當a=0時，尸有最小值，即Fmin=〃zgsin20。

(2)因為木塊