力与物体的平衡（受力分析、静态平衡、动态平衡、平衡问题中的临界极值问题）-2025年高考物理复习专练（原卷版）

重难点1力与物体的平衡

命题趋势

【课标要求】

1.熟练应用整体法和隔离法进行受力分析，熟悉力的合成与分解的方法。

2.会分析物体静态平衡问题，会选择合适的方法处理静态平衡问题。

3.会分析动态平衡问题，掌握常见的处理动态平衡问题的方法，并会处理动态平衡中的临界

与极值问题。

【考查方向】

本章属于基础热点内容，单独命题时突出以轻绳、杆、弹簧为模型，以连接体、叠加体为

载体，结合实际生活,设计平衡问题，而且以动态平衡问题为重点，也常与电场和磁场相结合进行

考查，多以选择题形式出现。

【备考建议】

复习本章时，要理解力和力的运算法则，会正确受力分析。在连接体问题和动态平衡问题

中体会优选研究对象（整体或隔离）的便捷，在处理物体受不同个数的力的平衡问题中体会优选

平衡条件的合适形式解决问题的便捷，同时体会临界极值法、函数法、图像法、整体法、隔离

法等解题方法，多联系生活中的平衡现象，提高应用物理知识解决实际问题的能力。

---------------------h

重难诠释

【考点概览八

»适用条件为H空中静止的点业荷

四个共点力合力的大小范围

场力

力方法

的力的合成

合IT'行四一形定则

F=HII.成

与,效果分一法

磁场力

1分

F-Bqv力的分解上当正文分解法

解

F=txH弹力'力

f。

1接触力

------I--------1物

体

举擦力的

平衡状态:静.匀速直线运动|

平ll

物

衡

体］平皆条件，-♦■0峨5f簿"0

取力一弹力一摩擦力一分析顺序的

受

平

其他力力

衡

分常用方法:合成法.效果分解法.

析正交分的法、相似三角形法、矢

分析方法|M

隔离法,整体法.黑设法三用形法、正弦定理法等

本考虑内力,优先用整体法

【高分技巧】

一、整体法与隔离法在受力分析中的应用

1.整体法和隔离法

①整体法：将运动状态相同的几个物体作为一个整体进行受力分析的方法。

②隔离法：将研究对象与周围物体分隔开进行受力分析的方法。

2.整体法和隔离法选用原则

①整体法的选用原则：研究系统外的物体对系统整体的作用力，受力分析时不要再考虑系统内

物体间的相互作用。

②隔离法的选用原则：研究单个物体所受的作用力，一般隔离受力较少的物体。

3.整体法和隔离法应用时受力分析的基本方法和步骤

①明确研究对象：在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的

若干个物体（整体）。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既

研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。

②隔离研究对象，按顺序找力：把研究对象从实际情景中分离出来，按先已知力，再重力，再

弹力，然后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力），最后其它力的顺序逐一分

析研究对象所受的力，并画出各力的示意图。

③只画性质力，不画效果力：画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉

力、压力、阻力等）画力，否则将出现重复。

二、静态平衡

静态平衡的分析思路和解决方法

选取一个平衡体（单个物体或系统,

也可以是结点）作为研究对象

对研究对象进行受力分析，画出受

力示意图

合成法、分解法、正文分解法

列方程求解根据平衡条件列出平衡方程，解平

口＞衡方程，对结果进行讨论

方法内容

物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个

合成法

力大小相等，方向相反。

物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其

分解法

分力和其他两个力满足平衡条件。

物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相

正交分解法

互垂直的两组，每组力都满足平衡条件。

对受三个力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三个力组成一个

力的三角形法首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形

等数学知识求解未知力。

三、动态平衡

动态平衡的分析思路和解决方法

方法内容

对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出已知力与未

解析法

知力的函数式，进而判断各个力的变化情况

①分析物体的受力及特点；②利用平行四边形定则，作出矢量四边形；

图解法

③根据矢量四边形边长大小作出定性分析；

①分析物体的受力及特点；②利用平行四边形定则，作三力矢量三角形；

相似三角形法

③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析；

①分析物体的受力及特点；②利用平行四边形定则，作三力矢量三角形；

拉密定理法

③利用正弦或拉密定理作定性分析；

四、平衡中的临界极值问题

L临界或极值条件的标志

有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点。

若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止

点”，而这些起止点往往就对应临界状态。

若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个

极值点往往是临界点。

若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。

2.解决动力学临界、极值问题的常用方法

极限分析法一种处理临界问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题

推向极端（“极大”、“极小”、“极右”、“极左”等），从而把比较隐蔽的临界现象

暴露出来，使问题明朗化，便于分析求解。临界条件必须在变化中去寻找，不

能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大和极

小，并依次做出科学的推理分析，从而给出判断或导出一般结论。

假设分析法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现

临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题。

数学极值法通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系或画出函

数图像，用数学方法求极值如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值，但

利用数学方法求出极值后，一定要依据物理原理对该值的合理性及物理意义进

行讨论和说明。

物理分析方根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四

法边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值。

1.临界或极值条件的标志

有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点。

若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止

点”，而这些起止点往往就对应临界状态。

若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个

极值点往往是临界点。

若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。

2.解决动力学临界、极值问题的常用方法

极限分析法一种处理临界问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题

推向极端（“极大”、“极小”、“极右”、“极左”等），从而把比较隐蔽的临界现象

暴露出来，使问题明朗化，便于分析求解。临界条件必须在变化中去寻找，不

能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大和极

小，并依次做出科学的推理分析，从而给出判断或导出一般结论。

假设分析法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现

临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题。

数学极值法通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系或画出函

数图像，用数学方法求极值如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值，但

利用数学方法求出极值后，一定要依据物理原理对该值的合理性及物理意义进

行讨论和说明。

物理分析方根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四

法边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值。

<1

,限时提升练

（建议用时：40分钟）

一、单选题

1.（2024.陕西安康.一模）图甲为某人发明的自动叉秸秆工具。捆成圆柱形的秸秆从地上被叉起后，长直杆

逆时针转动，秸秆被与长直杆夹角小于90。的另一短直杆挡住，简化图如图乙所示，不计摩擦。若长直杆由

水平缓慢转至竖直，则下列说法正确的是（）

A.短直杆对秸秆的弹力先减小后增大

B.短直杆对秸秆的弹力一直增大

C.长直杆对秸秆的弹力一直增大

D.长直杆对秸秆的弹力先减小后增大

2.（2024・河南•模拟预测）如图所示，一根轻绳绕过光滑定滑轮，一端固定在天花板的A点，另一端吊着一

个装有砂子的砂桶乙，同样装有砂子的砂桶甲通过光滑挂钩挂在轻绳上，通过增加桶中砂子的质量，可以

改变砂桶的总重，则下列判断正确的是（）

甲乙

A.若绳和绳间夹角大于120。，则乙桶的总重大于甲桶的总重

B.若缓慢增大甲桶的总重，则轻绳对乙桶的拉力增大

C.若缓慢增大乙桶的总重，则轻绳对甲桶挂钩的作用力增大

D.若将悬点A缓慢向右移，则A8绳和BC绳间的夹角会逐渐减小

3.（2024•四川泸州.一模）如图所示，充满气的篮球放在由。、6两根光滑杆组成的架子上。已知两根杆相

距岳、其所在平面与水平面间的夹角为30。，篮球的半径为R重力为G。则“杆对篮球的支持力大小为

A.Gtan30°B.Gsin30°C.Gcosl5°D.Gsinl5°

4.（2024.全国•模拟预测）半圆弧槽固定在地面上，圆心为0,一根可动直杆一端固定在圆弧槽底端的较链

上并用手支撑，一个圆心为a、质量分布均匀的A球和一个圆心为。”质量分布均匀的B球叠放在如图位

置,在可动直杆的支撑下保持静止状态，半圆弧槽半径R和A球半径凡、B球半径R2三者关系为R>K>4。

将直杆逆时针缓慢转动直至B球的圆心。2与半圆弧槽圆心。在同一水平线上，B球始终只与A球和半圆弧

A.半圆弧槽对B球的弹力一直减小

B.半圆弧槽对B球的弹力先增大后减小

C.A球对B球的弹力一直增大

D.A球对B球的弹力先增大后减小

5.（2024・全国•模拟预测）如图为一位练武者表演武功中的平衡术。将一根刚性杆斜立在水平地面上，他迅

速将一只脚踩在杆上，用另一只脚的脚背在杆上部的某处勾住，整个身体能在杆上处于静止状态。不计杆

的质量，以下说法正确的是（）

A.地面对杆的摩擦力方向水平向左

B.人的重心一定在杆下端的正上方

C.人的两脚对杆的摩擦力的合力方向沿杆向上

D•杆对人的两脚的作用力方向相同

6.（2024•全国•模拟预测）2024年7月24日，随着最后一方混凝土浇筑完成，济南黄河大桥新桥实现了主

体结构南北向贯通，新桥主桥长1028米，主桥南北两端均设有引桥，是黄河上跨径最大、钢桥总长最长的

公轨分层合建桥梁。济南黄河大桥新桥的引桥相当于从岸上搭到主桥上的一个斜面，如图乙所示。一辆汽

车停在济南黄河大桥新桥的引桥上，如果黄河大桥新桥主桥高度不变，增大引桥的长度，设最大静摩擦力

等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（）

A.汽车所受的合力变小B.汽车对桥面的压力变小

C.汽车所受的摩擦力变小D.汽车所受最大静摩擦力变小

7.（2024•江苏淮安•一模）如图所示，质量分布均匀、不可伸长的绳两端分别固定在竖直杆M、N的尸、Q

两等高点，两杆间距为力则（）

A.绳中各点所受拉力大小相等B.绳中位置越低的点所受拉力越大

C.若1减小，P点所受拉力减小D.若1减小，最低点所受拉力增大

8.（2024•广东.模拟预测）如图甲所示的“悬浮桌”，其圆形桌面（及“桌面支架”）完全靠4条钢绳维系。底

座“支撑支架”上端（位于桌面中心正下方）通过一根竖直轻质“承重钢绳”连接“桌面支架”下端，将桌面和“桌

面支架”悬挂起来；为了防止桌面侧翻，桌面边缘圆周线上三等分处，分别用完全相同的轻质“平衡钢绳”与

底座上的圆周三等分点拉紧；三条“平衡钢绳”与地面夹角均为。（如图乙所示），且其拉力大小均为7。已知

桌面及“桌面支架”的总重力为G。则“承重钢绳”的张力大小为（）

桌面支架

支撑支架

平衡钢绳

A.G+3Tsin6B.G+3Tcos0C.3Tsin6»-GD.3Tcos3-G

9.（2024.浙江台州.一模）2024年巴黎奥运会10米气步枪决赛中，中国台州射击运动员黄雨婷发挥出色,

勇夺奥运首金，下列说法正确的是（）

A.子弹在空中飞行时只受重力

B.子弹射出枪口后做匀速直线运动

C.研究子弹在空中运行路径时可将子弹看成质点

D.子弹出枪口速度可达200m/s,该速度是平均速度

10.（24-25高三上•广东深圳•阶段练习）如图所示，男、女同学共提一桶水静止站在水平地面上，男同学提

桶方向与竖直夹角为仇受到的地面摩擦力大小为人保持女同学对桶作用力方向不变，为了让女同学省些

A.减小。角，摩擦力/将减小B.增大6角，摩擦力/将减小

C.减小。角，摩擦力/将增大D.增大。角，摩擦力/将增大

11.（2024•浙江杭州•一模）如图所示,甲在高处，乙在地面，两人通过系在重物上的轻绳P、Q将重物吊起。

当重物处于静止状态时，两绳拉力大小分别为耳、F。,与竖直方向夹角分别为a、夕。重物重力大小为G,

下列说法中正确的是（

A.a可能等于夕B.乙可能等于1

C.尸p一定大于GD.弓一定大于G

12.（2024•贵州遵义•一模）如图所示，轻绳穿过悬挂着物体的光滑轻环，一端固定在竖直墙壁上，另一端

固定在智能机械臂的末端，缓慢移动机械臂来调节物体的空间位置。已知轻绳可承受的最大拉力为孝小g,

轻绳的总长度为L物体的质量为加，重力加速度为g。为保证绳子不被拉断，机械臂末端与墙面的最大垂

直距离为（）

223

13.（2024•河北邯郸.一模）“草长莺飞二月天，拂堤杨柳醉春烟。儿童散学归来早，忙趁东风放纸莺。”这是

诗人高鼎的《村居》。诗人勾勒出一幅春光明媚，喜放风筝的美丽春景图。若儿童将风筝放飞到空中后，拉

着风筝线盘静止于水平地面上，风筝在如图所示的风的吹拂下恰好也静止在空中，风对儿童的作用力忽略

不计。若风对风筝的作用力可认为垂直于风筝面向上，则（）

/〃〃〃力力〃〃〃〃〃〃〃〃/

A.拉直的风筝细线可能垂直于风筝面

B.地面对儿童的支持力的大小等于风筝和儿童的总重力

C.儿童相对地面具有向右运动的趋势

D.儿童所受合外力大于风筝所受合外力

14.（2024・湖北黄冈•一模）如图所示，某教室内，一根长为。的轻质细绳穿过光滑固定的环，将重为G的

高考倒计时牌竖直悬挂在环下。细绳两端点固定在倒计时牌上，端点连线处于水平状态，间距为0.8a,则

细绳张力大小为（）

5543

A.—GB.—GC.—GD.—G

6855

15.（2024•全国•模拟预测）端午节的一个重要习俗是包粽子，是为了缅怀伟大的楚国诗人屈原。如图，将

包好的粽子放置于由四根细绳悬挂的水平圆盘中央，细绳等间隔系在水平圆盘边缘，已知水平圆盘和粽子

的重力为G,细绳长度均为L圆盘直径为1.23每根细线对圆盘的拉力大小为（）

二、多选题

16.（2024.贵州贵阳•模拟预测）如图，一车手以8.0m/s的速度骑着自行车在粗糙水平道路上沿直线匀速前

行，所受阻力恒为17.0N,后轮与地面不打滑，车手与自行车的总质量为65kg。在f=2.0s时，车手看到正

前方9m处红灯亮起，并立即刹车制动使自行车匀减速直线前行，最终在r=3.8s时停下，已知车手的反应

时间为0.2s。下列关于自行车和车手的说法正确的是（）

A.自行车匀速前进时，后轮与地面接触点所受的摩擦力与其前进方向相反

B.自行车匀速前进时，车手所提供的机械功率为136W

C.车手和自行车匀减速直线前行过程受到的阻力大小为325N

D.自行车刚停下，车与红灯的距离为1m

17.（2024・广东肇庆•一模）如图，老虎车是一种很实用的搬运工具，老虎车平面与挡板垂直，某一次在运

货时老虎车平面与水平地面的夹角为a,货物与老虎车保持相对静止，忽略货物与车平面之间的摩擦力。g

取lOm/s?,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列说法正确的是（）

A.无论老虎车怎么运动，老虎车对货物的作用力方向总是竖直向上

B.老虎车停止时，若a由37。缓慢增大到90。，则老虎车对货物的作用力不变

C.若夕=37。不变时，车平面对货物的作用力总是大于挡板对货物的作用力

D.若。=37。不变时，为使货物不离开挡板，老虎车水平向右的加速度不能超过7.5m/s2

18.（2024.海南省直辖县级单位.模拟预测）如图所示，质量相等的小球A、B用轻杆连接，小球B用不可

伸长的细线悬挂在墙壁上的O点，小球A在竖直向上的力/作用下从图示位置（ZABO=90°