2025年高考物理一轮总复习：受力分析 共点力平衡（练习）（解析版）

第08讲受力分析共点力平衡

（模拟精练+真题演练）

1.（2023•辽宁•模拟预测）如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。铺设瓦片时，屋顶结构可

简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的楝条正中间，若瓦片能静止在楝条上。己知楝条

间距离为d,以下说法正确的是（）

A.瓦片共受到4个力的作用

B.减小模条的倾斜角度夕时，瓦片与檄条间的弹力变小

C.减小楝条的倾斜角度。时，瓦片与棵条间的摩擦力变大

D.减小楝条间的距离1时，瓦片可能会下滑

【答案】D

【详解】A.瓦片受重力，两侧的支持力和两侧摩擦力，共5个力，故A错误；

B.减小楝条的倾斜角度夕时，两弹力的合力等于加geos6,瓦片与楝条间的弹力变大，故B错误；

C.瓦片与楝条间的摩擦力等于幽?sin6,减小模条的倾斜角度。时，摩擦力减小，故C错误；

D.根据题图可知，两楝条对瓦片的弹力与垂直于楝条方向的夹角为a,有2Ncosa=〃?gcose减小楝条间

的距离1时，夹角a变小，则瓦片与模条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能会下滑，故D正

确。故选D。

2.（2023春•重庆渝中•高三重庆巴蜀中学校考）小黄是徒手爬楼高手，在网上拥有许多粉丝，被称为现实

中的“蜘蛛侠”。如图为他徒手利用两面直角相关的墙角靠摩擦爬上墙壁的图片。当他双脚离开直角墙面，仅

用双手将自己稳定在空中，此时关于他的受力分析可能正确的是（）

【答案】D

【详解】依题意，当人双脚离开直角墙面，仅用双手将自己稳定在空中时，每面墙壁给人每只手的弹力均

垂直墙壁指向外面，根据对称性可知墙面对人每只手的弹力大小相等，且两弹力相互垂直，根据平行四边

形定则可知两弹力的合力垂直墙角竖直线指向外，所以人所受弹力与重力的合力向外倾斜，由平衡条件可

得，人手所受两面直角墙壁的摩擦力的合力应向内倾斜，综上所述，故选D。

3.（2023•重庆•统考三模）某瓜子破壳机如图甲，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破

壳。破壳机截面如图乙，瓜子的剖面可视作顶角为。的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、

B之间，并用竖直向下的恒力尸按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，

贝U（）

A.若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力增大

B.若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力减小

C.若A、B距离不变，顶角。越大，瓜子对圆柱体B的压力越小

D.若A、B距离不变，顶角夕越大，瓜子对圆柱体B的压力越大

【答案】C

【详解】AB.瓜子处于平衡状态，若仅增大A、B距离，A、B对瓜子的弹力方向始终垂直于接触面，大小

也不变，AB错误；

CD.若A、B距离不变，顶角6越大，则A、B对瓜子压力的夹角减小，合力不变，瓜子对圆柱体B的压

力越小，C正确，D错误。故选C。

4.（2023・北京・昌平二模）中国“天眼”（如图）——500m口径球面射电望远镜（简称FAST）是当今世界

最大、最灵敏的单口径射电望远镜，可以在无线电波段搜索来自百亿光年之外的微弱信号。截至2023年3

月3日，FAST已发现超过740余颗新脉冲星。馈源支撑系统是FAST的重要组成之一。如图所示，质量为

3xl04kg的馈源舱用对称的“六索六塔”装置悬吊在球面镜正上方，相邻塔顶的水平距离300m,每根连接塔

顶和馈源舱的绳索长600m。重力加速度为g取lOm/sz,不计绳索重力。下列说法正确的是（）

A.无线电波属于机械波

B.光年是天文研究中常用的时间单位

C.每根绳索承受的拉力约为5.8xl（）4N

D.若同样缩短每根绳索长度，则每根绳索承受的拉力变小

【答案】C

【详解】A.无线电波属于电磁波，A错误；

B.光年是光在一年内的路程，是天文研究中常用的长度单位，B错误；

C.将各塔顶连接起来，得到正六边形，由几何关系可得馈源舱到塔顶的水平距离等于相邻塔顶的水平距离

为300m,则可知每根绳索与竖直方向的夹角为30。，由平衡条件可得6尸cos3（T=mg解得

F=—«5.8X104N,C正确；

6cos30

D.若同样缩短每根绳索长度，每根绳索与竖直方向的夹角变大，根据歹=，可知每根绳索承受的拉

6cos30

力变大，D错误。故选C。

5.（2023•广东惠州・统考模拟预测）图左侧为不锈钢砧板架实物图。在图右侧图中，质量为M的圆形砧板

稳稳的竖立在砧板架上，砧板架两侧横梁近似光滑，间距为d,取重力加速度为g,下列说法正确的是（）

A.砧板对砧板架一侧横梁的作用力一定小于Afg

B.若增大横梁的间距d,砧板对两侧横梁的作用力均增大

C.若增大横梁的间距d,砧板架对地面的压力增大

D.若换一个质量相同直径更大的砧板，两侧横梁受到的压力均增大

【答案】B

【详解】A.设每侧砧板架对砧板的支持力均为心,稣垂直接触面指向砧板圆心，然与竖直方向夹角为0,

根据平衡条件有2&cos。=Mg根据牛顿第三定律可得砧板对砧板架一侧横梁的作用力大小为

=外冬所以可得砧板对砧板架一侧横梁的作用力不一定小于旌，A错误；

2cos”

BD.若增大横梁的间距%e变大，可知外'变大；同理，若换一个质量相同直径更大的砧板可知e变小，

变小，B正确，D错误；

C.若增大横梁的间距d,对砧板和砧板架整体分析可得地面对砧板架的支持力等于砧板和砧板架的总重力,

根据牛顿第三定律可得砧板架对地面的压力不变，c错误。故选B。

6.（2023•江苏南京•模拟预测）质量为M、半径为R的光滑匀质球，用一根长度也为R的细线悬挂在互相

垂直的两竖直墙壁交线处的尸点，则球对任一墙壁的压力大小为（）

【答案】B

【详解】对球进行受力分析，球受重力Mg、绳子的拉力T及两个墙壁对它的支持力，两个支持力大小相等,

夹角为90。，设支持力的大小为N、绳子与竖直墙壁交线的夹角0,根据几何知识可知球心到竖直墙壁交线

的垂直距离为I=VF7F=0R故sin。=色=理解得，=45。在竖直方向上根据受力平衡可得

2R2

Tcos8=Mg解得T=在水平方向上根据受力平衡可知两个墙壁对球的支持力的合力大小等于绳子拉

力T的水平分力的大小，即而定=Tsin，解得"=［姓根据牛顿第三定律可得则球对任一墙壁的压

力大小为乎Mg。故选B。

7.（2023•东北三省四市•高三二模）某双层晾衣篮正常悬挂时如图所示，已知上、下篮子完全相同且保持

水平，质量均为如篮子底面为圆形，直径。=48cm,在两篮的四等分点处，用四根等长的轻绳将两篮相

连，上篮用另外四根等长的轻绳系在挂钩上，绳长乙=40cm。重力加速度大小为g,则图中上篮单绳拉力T

大小为（）

L

u

4

c0

m

Q=48cm

c.T=^mg

A.T=^mgB.T=*mgD.T=­mg

12

【答案】c

【详解】将绳中张力分解为竖直和水平方向，如图所示

D

则]=Tsine又_T_3所以7；=?则有4Tv=2机g解得T=£mg故选C。

COScc=—=—Sx

L5

8.（2023•河北・保定一模）质量为M的正方体A与质量为相的圆球B在水平向右的外力厂作用下静止在

墙角处，它们的截面图如图所示，截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上，所有摩擦

忽略不计，重力加速度为g。则（）

A.F=（M+m）g

B.F=mg

C.地面受到的压力为小，FN<[M+ni）g

D.地面受到的压力为既，FN>（M+m]g

【答案】B

AB.对圆球B受力分析如图£=45。，A对B的弹力7=/根据牛顿第三定律，B对A的弹力

T=T=------；/=T'sin/=7〃g故A错误，B正确；

cosp

CD.地面受到的压力为综=Mg+T'cos£=Mg+/4cos〃=Mg+mg故CD错误。故选B。

cosp

9.（2023•安徽•模拟预测）如图，质量均为小的小球A和B分别用轻质细线a、》悬于。点，A、B用轻质

细线c连接。给B施加水平向右的拉力尸，静止时，细线。与竖直方向夹角为30。，细线b与竖直方向的夹

角为60。，细线c刚好水平，重力加速度为g,则拉力厂的大小为（）

【答案】C

【详解】根据题意，分别对A、B受力分析，如图所示

对小球A,由平衡条件有工cos30。=/吆8；工sin30。=心对小球B,由平衡条件有居cos60。=;

FcB+Fbsin60。=歹又有FCA=FcB联立解得尸=寸1叫故选C。

10.（2023・河北•模拟预测）如图所示，一玻璃清洁工人坐在简易的小木板BC上，通过楼顶的滑轮和轻绳

0A在竖直平面内缓慢下降。工人两腿并拢伸直，腿与竖直玻璃墙的夹角#=53°,在下降过程中£角保持不

变。玻璃墙对脚的作用力始终沿腿方向，小木板8C保持水平且与玻璃墙垂直。某时刻轻绳OA与竖直玻璃

墙的夹角a=37°,连接小木板的两等长轻绳48、AC的夹角6=120。，且与OA在同一平面内。已知工人及

工具的总质量加=70伙，小木板的质量可忽略不计，g取10m/s2。工人在稳定且未擦墙时，下列说法正确的

是（）

甲乙丙

A.从该时刻起，工人在缓慢下移的过程中，绳OA的弹力减小

B.从该时刻起，工人在缓慢下移的过程中，脚对墙的作用力增大

C.此时若工人不触碰轻绳，小木板受的压力大小为448N

D.此时若工人不触碰轻绳，绳的张力大小为700N

【答案】C

【详解】AB.对工人、木板及A8、AC绳整体进行受力分析，整体受重力〃例、玻璃墙对脚的作用力P及

。4绳的拉力耳…由于处于平衡状态，三个力组成首尾相连的矢量三角形，如图所示

初始状态因为6=53。、«=37,所以尸与尸作垂直，缓慢下移的过程中，EM与竖直方向的夹角逐渐减小,

所以耳A增大、尸减小，AB错误；

C.玻璃墙对脚的作用力为歹="gcos£=420N此时若工人不触碰轻绳，人受重力、玻璃墙对脚的作用力，

小木板的支持力及人与板之间的摩擦力，则小木板对工人的支持力为久="际-Pcos£=448N,C正确；

D.初始状态0A绳的拉力%=〃?gsin夕=560N以A点为研究对象，A点在。4、AB,AC三条绳的拉力作用

下处于平衡状态，AB,AC的夹角为120。，且％=鼠所以％="C=%=560N,D错误。故选C。

11.（2023•河北•高三模拟预测）如图所示，矩形平板A8CD的边固定在水平面上，平板与水平面夹角

为。，AC与的夹角也为8。质量为根的物块在平行于平板的拉力作用下，沿AC方向匀速运动。物块与

平板间的动摩擦因数〃=tan6,重力加速度大小为g,拉力大小为（

A.2mgsin0cos—B.2mgsin0C.2mgsin—D.mgsincos—

【答案】A

【详解】重力沿斜面的分力平行于CD向下，滑动摩擦力与运动方向相反，受力分析有

G,=mgsin0,f=〃7咫＜：056）根据余弦定理得尸=#7：+淀-2G"cos0r-。）=2mgsin61cos1故选A。

12.（2023•宁夏银川・银川一中校联考二模）春节期间人们都喜欢在阳台上挂一些灯笼来作为喜庆的象征。

如图所示，是由六根等长的轻质细绳悬挂起五个质量相等的灯笼1、2、3、4、5,中间的两根细绳BC和CO

的夹角6=120?,下列选项中正确的是（）

MN

A.的拉力为单个灯笼重力的2.5倍

B.AB的延长线不能平分2灯笼与绳BC之间的夹角

C.绳肱1与绳的弹力大小之比为百:1

D.绳A3与绳3c的弹力大小之比为道:1

【答案】D

0

【详解】BD.对灯笼3受力分析可知,c=%;2〃cCOS5=mg解得设AB绳与竖直方向成夹角为

0/□

4，对灯笼2受力分析可知&sinq=%sin5;TABcos=TBCcos-+mg^-^dx=30°；TM=y/3mg

由数学知识可知AB的延长线能平分2灯与绳BC之间的夹角，且有小：=出mg："?g=若：1故B错误,

D正确；

AC.设绳与竖直方向成夹角为2，对灯笼1受力分析可知TMAsin名=TABsin4;TMACOS%=TABCOS4+mg

解得tan%=£；灰=g2?由数学知识可知"4的延长线不能平分1灯与绳43之间的夹角，且有

心：％="咫:6mg=有:右故AC错误。故选D。

13.（多选）（2023・云南•模拟预测）如图所示，固定在地面的OAB为半径为3d的四分之一圆环，圆心O

的正上方4d处有一定滑轮C,定滑轮C右侧有另一个定滑轮D,小球1套在圆环上并通过轻绳绕过两个定

滑轮连接物体2,物体2又与一轻质弹簧连接在一起，轻质弹簧另一端固定在地面上。现有两种情况，情况

1：小球1可在圆弧任意位置保持静止；情况2：小球1在A点时，轻绳刚好伸直但无张力，此时弹簧

压缩量为2d,现给小球1轻微的扰动，小球1沿AB圆弧运动到B点时速度为零，物体2不会碰到滑轮。

已知小球1质量为叫，物体2质量为"2,弹簧劲度系数为重力加速度为g,不计滑轮质量、大小和一

切摩擦。下列说法中正确的是（）

A.情况1中上=若B.情况1中左=鬻

4d3d

C.情况2中叫：叫=4:3D.情况2中见：色=3:4

【答案】AC

【详解】AB.情况1中，对小球1和物体2进行受力分析如图所示

轻绳张力为T,弹簧弹力为凡设过定滑轮C连接小球1的轻绳长度为无，根据相似三角形相似比有

嘴=工若连接小球1的轻绳长度伸长Ax,弹簧长度也会变长Ax,则有八7=嘴-；AF=^Ax

4dx4d

小球1可在AB圆弧任意位置保持静止，则需满足AT=AF解得上=等故A正确，B错误。

4d

CD.情况2中，小球1、物体2和弹簧组成的系统机械能守恒，且初末状态弹簧形变量均为2d,弹簧的弹

性势能相同，有叫g-3d=W2g-4d解得叫：吗=4:3故C正确，D错误。故选AC。

14.（多选）（2023•河南・郑州外国语学校高三模拟预测）如图，两个半径均为厂的光滑球a、b放在半径为

R（R>2r）的半球形容器内，均静止时a、b与半球的接触点P、。与半球球心。的连线与水平方向的夹角

为a和6（a<W）。若两球的质量用机.、mb,两球对容器的压力大小用/N。、尸附表示,贝!I（）

九cos夕

D.

FNbcosa

【答案】BD

【详解】如图，三个球心连线围成一等腰三角形，设两底角分别为。，分别对。、6受力分析，根据牛顿第

三定律可知耳与尸2大小相等。。、b的重力与a、b连心线的夹角分别为〃、％，则4+2=%。根据共点力

4gFifnbg_叫_cos/3&_cos/

的平衡条件和正弦定理砥

cosasin。sin^cos/7sin。sin2，/cosorFNbcosa

故选BD。

15.（多选）（2023•东北三省三校•高三二次模拟）如图所示，竖直面内固定一光滑大圆环轨道，。为圆心,

A、B、C、。分别为圆周上的4个点，AB竖直，CO水平。A点固定一个光滑小滑轮，长度可调的无弹性

轻绳绕过滑轮两端连接质量分别为/、色的两个小球，小球套在大圆环轨道上，绳和竖直方向的夹角分别

为a、B,AB两侧绳长分别为乙、L2O当两小球静止时，下列说法正确的是（）

B

A.若叫=铀，两小球可静止在轨道上关于A3对称的任意处

B.两小球静止时，一定存在吗：他：乙

C.若a=30°,P=60°,则1nl:g=1:2

D.若c=30。，尸=60。，则轨道对小球叫、〃h的作用力之比为1：百

【答案】AD

【详解】A.如图所示两小球受力如下

可以发现两个小球的受力矢量三角形与对应的几何三角形相似，则对小球/有翳=前=：

AO0队匕

对小球徵2有与得=齐-若叫=机2，则小球静止时满右=七2而细绳的长度可调，所以小球可以静止在

AO（Jm2L2

轨道上关于AB对称的任意处，故A正确；

B.上式联立可得小球静止时满足m1g:7772g=4：乙即犯：恤=4：右故B错误；

AO£,

C.若a=30。，4=60。，则力可得44=6:1则犯：和=l：g故C错误；

/iCz

sin60°sin60°

D.若a=30。，夕=60。，则*=邛殳：仔她可得移=1：百故D正确。故选AD。

真题实战演练

1.（2022・重庆・高考真题）如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为机的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉

力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向

右，重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力（)

A.大小等于B.大小等于

C