2025年高考物理二轮复习：力与物体的平衡

第1讲力与物体的平衡

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考点1静态平衡

1.如图所示，固定斜面的顶端带有定滑轮,斜面的倾角为30。,跨过定滑轮的轻绳两端分别系有物块和匀质木球,

定滑轮右侧的轻绳水平，系统处于静止状态.不计一切摩擦，物块与木球的质量之比为（C）

A.1：2B.2：1

C.l：V3D.V3：1

［解析］设物块的质量为冽,木球的质量为M,绳子拉力为Fr,以物块为研究对象，根据受力平衡可得Fr=%g,以

木球为研究对象，根据受力平衡可得月8530。=爆5也30。,联立可得物块与木球的质量之比为加：M=1：V3,

故选C.

2.如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为乙,在两橡皮条的末端用一块软羊

皮（长度不计）做成裹片.若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为匕发射弹丸时每根橡皮

条的最大长度为1.5〃弹性限度内），则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为（B）

A^.—kLB.―^—kL,

C.kLD.2kL

［解析］根据胡克定律知，每根橡皮条的弹力4-1.5JL）=0.5也,设此时两根橡皮条弹力与合力的夹角都为6,

根据几何关系知sin心/根据平行四边形定贝峡口,弹丸被发射过程中所受的最大弹力/合=2尺os叙等也，故选

B.

3.［2023・山东卷］餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定

圆环上，下端连接托盘.托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平.已知单个盘子

的质量为300g,相邻两盘间距为1.0cm,重力加速度大小取10m/s2.弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度

系数为(B)

A.10N/mB.100N/m

C.200N/mD.300N/m

［解析］由题意可知，取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻

两盘间的距离，则有叫二3心，解得:100N/m,故选B.

4.［2023•浙江1月选考］如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点,轻绳的

拉力为FT,墙壁对足球的支持力为成,则(C)

N.FY<FN

C.7*T>G

D.FT=G

［解析］关于足球的受力分析如图所示，设拉力与竖直方向夹角为。，根据共点力平衡条件可知FN=Gtan

r,,___.

0,FT=—因此可知<FT>G,尸T>AI,故C正确.

5.［2023•江苏卷］如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处.已知探测器质量为犯四条腿与竖直方

向的夹角均为。，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的a每条腿对月球表面压力的大小为

(D)

B.7

4cos0

Cmg

'6cos0

［解析］对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN=mg月,则对一条腿有尺1=；尺=》移月=黑，根据牛顿第三定律可知

44Z4

每条腿对月球表面的压力大小为翳，故选D.

6.中国劳动人民在长期的实践中总结了大量的智慧结晶.工人师傅想要将一质量比较大的表面光滑的圆柱体

物件（质量为推上斜面,并需要物件静止在斜面上图示位置，工人师傅拿一块小的半圆柱体（质量为办且m

远小于垫在大圆柱体物件的下面，但发现垫上小半圆柱体后，大圆柱体物件依然会沿斜面下滑，于是工人师

傅采用了一种操作方式，顺利地让大圆柱体物件静止在斜面上，那么工人师傅的操作可能是下面几种操作中

的（B）

A.换一个半径稍大的同材质的半圆柱体

B.换一个半径稍小的同材质的半圆柱体

C.换一个长度更长一点的同材质的半圆柱体

D.在小半圆柱体和大圆柱体物件接触部位垫上一块轻薄的粗糙毛巾

［解析］对圆柱体和半圆柱体分别受力分析，如图建立直角坐标系,设圆柱体和半圆柱体之间作用力与斜面的

夹角为a,斜面倾角为6.圆柱体质量为Af,半圆柱体的质量为机则由平衡条件对圆柱体有Feosa=Mgsin9,Fsin

a+FN=Mgcos6,对半圆柱体有mgsm0+Fcosa=F（,mgcos9+Fsin。=外；设半圆柱体与斜面的动摩擦因数为〃，则

半圆柱体与斜面的最大静摩擦力为Ffm=//FN-/zmgeos6*+//Fsina,即Ffm=/zmgcosd+/iMgsin0-tana,可见a越大,

半圆柱体与斜面之间的最大静摩擦力越大，所以换一个半径稍小的同材质的半圆柱体,a增大，故A错误,B正

确;半圆柱体和圆柱体之间的弹力与半圆柱体的长度没有关系，故C错误;在小半圆柱体和大圆柱体物件接触

部位垫上一块轻薄的粗糙毛巾，不会影响半圆柱体和圆柱体之间的弹力（大圆柱体静止时，小半圆柱体和大圆

7.如图所示,质量为机、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于。点，电荷量也为q的小球B固定在。

点正下方绝缘柱上.其中。点与小球A的间距为1.0点与小球B的间距为百/,当小球A平衡时，细线与竖直

方向夹角0=30。,带电小球A、8均可视为点电荷，静电力常量为匕重力加速度为8则（B）

A.A、8间库仑力大小厂=竽

B.A、8间库仑力大小4？

C.细线拉力大小FT=~2-

D.细线拉力大小FT=V3mg

8.如图所示，将一个足球用三个小立柱（可视为质点）支起，立柱呈正三角形放在水平地面上，立柱与足球球心的

连线与竖直方向的夹角均为37。,已知每个立柱对足球的支持力大小为L5N,sin37。=0.6,不计足球与立柱间

的摩擦，则下列说法正确的是（D）

侧视图俯视图

A.每个立柱受到三个力的作用

B.地面对立柱的作用力竖直向上

C.足球的重力为2.7N

D.每个立柱受到地面的摩擦力为0.9N

［解析］对足球分析，根据平衡条件可知，三个立柱对足球作用力FN的合力与足球的重力G平衡，则G=3尸NCOS

37°=3.6N,选项C错误;足球对每个立柱有斜向下的压力，其大小等于且方向和竖直方向夹角为37。,对单

独一个立柱分析，根据平衡条件可知其受到地面的摩擦力大小为Ff=FNsin37°=0.9N,选项D正确;每个立柱受

到自身的重力、足球的压力、地面的支持力和地面的摩擦力,共四个力作用，根据力的合成可知地面对立柱

的作用力斜向上而不是竖直向上，选项A、B错误.

9.有一种篮球收纳托架如图所示,托起同一篮球的两托杆平行且与水平面成6角，一半径为R、质量为m的篮

球静置在左边最上层托架上，水平支撑杆对该篮球的弹力方向恰好沿水平方向，不计托杆内径，两托杆间距为

2d且d<R,不计一切摩擦，重力加速度为g,则每根托杆对该篮球的弹力大小为（D）

水平支撑杆

A.R-

2tan8

Bmg

,2cos0

CrngR

2^/?2-d2tan0

D.mgR

2j/?2-d2cos0

［解析］对该篮球受力分析，设单根托杆对篮球的弹力大小为乐,两托杆对篮球弹力的合力为E水平支撑杆对

IR2/

篮球的弹力为7V，垂直两根托杆平面篮球受力示意图如图甲，则有尸=2月/丁,竖直面内篮球的受力示意图

A

如图乙，则有cos0=等，解得FN=广史，故D正确.

2j/?2-d2cos0

考点2动态平衡

1.如图所示，搬运重物时，工人师傅用绕过光滑定滑轮的绳索，将球形重物（视为质点）缓慢释放,重物从滑轮的

正下方沿固定斜面缓慢向下移动.若绳索质量不计,认为斜面光滑，则该过程中，绳索拉力大小的变化情况是

B)

A.一直增大B.一直减小

C.先增大后减小D.先减小后增大

［解析］对重物受力分析可知，重物受到重力、斜面的支持力和绳索的拉力，设绳索的拉力与斜面夹角

为仇斜面倾角为a,则由平衡条件可知Feose=mgsina,重物从滑轮的正下方沿固定斜面缓慢向下移动时,8角

减小，则尸减小，故选B.

2.（多选）如图所示，轻杆通过光滑钱链与甲、乙两物块连接，物块甲放置于粗糙水平面上,物块乙紧靠在竖直光

滑墙壁上，整个装置静止.现对物块甲施加一水平力尸,使其由图示位置缓慢向左移动一小段距离，则在甲缓慢

移动的过程中（BC）

A.F保持不变

B.杆的弹力变大

C.甲受到的摩擦力不变

D.墙壁对乙的弹力变小

［解析］甲物块缓慢向左移动一小段距离，乙物块受力平衡,合力为零不变，受力如图,Frsin叙尺、FTCOSd=mlg,

当甲向左移动一小段距离时,6增大，则尸T和尺都增大，选项B正确,D错误;对整体，竖直方向有FN'=mlg+m2g,

地面对甲的弹力大小等于整体的重力且不变，水平方向有尺+尸=4,斥增大历不变，则尸减小，选项A错误,C

正确.

3.工地上甲、乙两人用如图所示的方法将带挂钩的重物抬起.不可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的

A、B两点,轻绳长度大于A、8两点间的距离.现将挂钩挂在轻绳上，乙站直后将杆的一端搭在肩上并保持不

动，甲蹲下后将杆的另一端搭在肩上，此时重物刚要离开地面，然后甲缓慢站起至站直.已知甲的身高比乙高，不

计挂钩与绳之间的摩擦,在甲缓慢站起至站直的过程中，下列说法正确的是（B）

A.轻绳的张力大小一直不变

B.轻绳的张力先变大后变小

C.轻绳的张力先变小后变大

D.轻绳对挂钩的作用力先变大后变小

［解析］如图所示，设轻绳间的夹角为0,则轻绳上的张力为FT=外,当甲缓慢站起至站直的过程中轻绳间的夹

2cos2

角e先变大后变小，且当杆水平时轻绳间的夹角最大，则轻绳的张力先变大后变小，故B正确,A、C错误;在甲

缓慢站起过程中,带挂钩的重物处于平衡状态，受力平衡,则轻绳对挂钩的作用力大小等于重物的重力不变，故

D错误.

4.如图所示,在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体2,在B与竖直墙之间放置一光滑小球A,

整个装置处于静止状态.现用水平力/推动8缓慢向左移动一小段距离后，它们仍处于静止状态,在此过程中,

下列判断正确的是（A）

A.小球4对物体B的压力逐渐减小

B.墙面对小球A的支持力先增大后减小

C.地面对物体B的摩擦力逐渐增大

D.水平力厂逐渐增大

［解析］对A球受力分析,当推动B缓慢向左移动一小段距离后FNI与竖直方向的夹角变小，整个过程动态变

化如图所示，由图可知,FNI减小，根据牛顿第三定律，则小球A对物体2的压力逐渐减小,尺2也减小，则墙面对

小球A的支持力一直减小，综上所述,A正确,B错误;以整体为研究对象，竖直方向受力平衡，则地面对B的支

持力大小等于总重力，根据牛顿第三定律可得,8对地面的压力心不变,则地面对物体B的摩擦力在也不变,C

错误;整体水平方向受力平衡，根据平衡条件有尸=尺2+居,由于摩擦力不变/N2逐渐减小，则产逐渐减小,D错

5.如图所示，光滑的半圆形硬杆两端固定在水平天花板上且位于竖直面内，圆心为O点,质量为m的小环套在

硬杆上，受到拉力F（图中未画出）的作用静止于P点。P与水平面的夹角为53。,重力加速度为g,sin53。=0.8、

8$53。=0.6,下列说法正确的是（D）

A.F方向可能竖直向下

B.若尸竖直向上，则硬杆对小环的弹力一定竖直向下

C.若尸沿半圆的切线斜向右上方，则F的大小为27g

D.若将P方向缓慢转动使其由水平向右变为竖直向上，则尸先变小后变大

［解析］当/竖直向下时,由于半圆形硬杆对小环的弹力只能与半径在同一直线上，所以硬杆对小环的弹力沿

着。尸方向，小环的重力竖直向下,则合力不能为0,不可能在P点处于静止状态，故A错误;若F竖直向上，硬

杆对小环的弹力必为0,且尸=〃砥小环才能处于静止状态，故B错误;若尸沿半圆的切线斜向右上方，如图甲所

示,三力平衡的矢

量三角形为直角三角形，由几何关系可得cos53。=毒，解得尸=|;咫,故C错误;将F方向缓慢转动使其由水平向

右变为竖直向上的过程中,小环受到三个力的合力为零，作出三力平衡的矢量三角形如图乙所示,网的方向不

变广与FN的合力不变,始终与重力等大反向，可见F先变小后变大，故D正确.

6.如图所示,质量为m的三根完全相同的导体棒垂直于纸面放置，其中“、b两导体棒放置在粗糙的水平面

上,c导体棒被竖直的轻质弹簧悬挂，三根导体棒中均通入垂直纸面向里、大小相等的恒定电流后，呈等边三

角形排列，且保持稳定.下列说法正确的是（B）

•\

///a7^7Q//-/-//-/-/-//-//0//b///

A.弹簧的弹力小于c导体棒的重力

B.弹簧的弹力大于c导体棒的重力

C.水平面对a导体棒的摩擦力可能为零

D.若在地面上对称地缓慢增大.、b导体棒间的距离，弹簧长度将增大

［解析］三根导体棒的电流方向相同，根据同向电流相吸，反向电流相斥可知，导体棒a和导体棒b对c导体棒

都是吸引力,作用力的合力方向竖直向下，故弹簧的弹力大于c导体棒的重力，故A错误,B正确；6、c导体棒

对a导体棒的合力方向垂直be向上，在水平方向的分力不为零，而a导