力与物体的平衡（三大题型）原卷版-2026高考物理考前突击讲义

力与物体的平衡

【题型一】动态平衡问题

【例1】（多选）如图甲所示，我国古建屋顶多采用蝴蝶瓦方式铺设。图乙是两片底瓦和一片盖瓦的铺设示

意图，三根相同且平行的椽子所在平面与水平面夹角为37、图丙为截面示意图，弧形底瓦放置在两根相邻

的椽子正中间，盖瓦的底边恰与底瓦的凹槽中线接触。已知相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径

都为20cm,盖瓦和底瓦形状相同，厚度不计，质量均为1kg、最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度

大小g取lOm/sz,在无扰动的情况下，底瓦与盖瓦均保持静止。若仅铺设这三片瓦进行研究，则（）

A.底瓦与椽子间的动摩擦因数

O

B.底瓦与椽子间的动摩擦因数〃*6

C.适当增大两椽子间的距离，底瓦更不容易下滑

D.适当减小两椽子间的距离，底瓦更不容易下滑

求解集合的基本运算问题需掌握''3种技巧〃（1）先确定好研究对象并对其正确受力分析；

（2）分析其受力特点：若为“一恒一定向”即一个力为恒力，一个力方向确定一一“图解法”（技巧；不

转的力随两变力夹角的增大而增大，减小而减小、当两变力垂直时，转动的力最小）：若为''两变力恒定

夹角“一一辅助圆法（技巧：“你平我大”一两变力中其中一个力水平，另一个达最大）：若为“两变力一

般变化一一正交分解法或矢量合成法。

【例2】（多选）如图所示，地面上方空间中存在水平向左的匀强电场£,两

根竖直的绝缘杆之间有一条绝缘轻绳系于/、4两点，一个带正电的小球通过

光滑挂钩悬拄在轻绳上，小球处于静止状态。已知重力加速度为g,下列说法

正确的是（）

A.将4点沿杆上移，绳上拉力变小

B.将8点沿杆下移，绳上拉力大小保持不变

C.将右侧杆右移，绳上拉力增大

D.将右侧杆左移，绳上拉力增大

【变式1】如图所示，送水工人用特制的推车运送桶装水，到达目的地后，工人通过调节挡板。1转动可

将水桶卸下。若桶与接触面之间的摩擦不计，/彳。8为锐角，0小对水桶的弹力大小分别为《、小

若保持OB不动，调节挡板OA,使OA绕。点由竖直缓慢转到与OB垂直的过程，下列说法正确的是（)

A.水桶受到的合力变小

C.片一直增大D.K、鸟都一直减小

【变式2】“篮球夹背”是考验两人协作能力的游戏，两人背对背、手挽手，背上夹着球，从起点跑到终点,

在球不掉落的情况下，最先完成的即获胜。如图甲所示，两位同学夹着篮球匀速前进，开始时两位同学的

背之间的夹角为锐角。其模型可简化为图乙，篮球夹在两个平面之间。若忽略篮球受到的摩擦力和空气阻

力，则下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.若左右两位同学的背与竖直方向的夹角均减小，则篮球所受两位同学的合力增大

B.若仅左边同学的背与竖直方向的夹角增大，则左边同学充篮球的作用力增大

C.若仅右边同学的背与竖直方向的夹角增大，则左边同学对篮球的作用力增大

D.若仅左边同学的背与竖直方向的夹角增大，则右边同学对篮球的作用力减小

【变式3】如图所示，质量为〃?的小球用轻绳。力、连接，A端固定，在8端施加拉力/，使小球静止。

开始时08处于水平状态，现把小球向右上方缓慢拉起至。4绳水平，在整个运动过程中始终保持与（用

的夹角夕=120。不变。下列说法正确的是（

A.拉力产先变大后变小

B.。力上的拉力先变小后变大

C.拉力厂的最大值为也燮

3

D.上的拉力的最小值举

【题型二】受力分析与静态平衡问题

静态平衡问题基本思路:

确定平研究对象：内力与外力：受力分析

衡状态•受力平衡的判断待求作用力系统外力：整体法

<1=0物体或系统是内力还是外力系统内力：隔离法

合成法

分解法斛

答

正交方

分解法法

矢址三

角形法

主要典型题:1.受力分析;2.共点力平衡条件的应用；3.电磁场中的平衡问题。

【例1】如图甲所示，"张弦梁〃是新型自平衡空间结构体系，被广泛应用「建筑当中。图乙是该结构的简化

模型，质量分布均匀的水平横梁架在两根立柱上，两根等长的柔性拉索的一端分别连接横梁的两端，拉索

的另一端连接竖直支撑杆的卜.端，支撑杆的上端顶在横梁的中央处。设水平横梁的质量为M，竖直支撑杆

的质量为小，两根柔性拉索形成的夹角为120,两根拉索的张力均为尸（拉索的质量忽略不计），重力加速

度为g,下列说法正确的是（）

甲乙

A.横梁对支撑杆的作用力大于支撑杆对横梁的作用力

B.横梁受到立柱沿水平指向横梁中央的摩擦力作用

C.横梁一端受立柱的支持力大小为:（"+制）g

D.支撑杆对横梁的作用力大小为产+〃吆

【例2】平衡术对人的观察能力和动手能力要求较高，极其锻炼人的耐

心。小强同学在海边堆放了一些石块，如图所示，石块A、B的接触面水

平，不计空气的作用力，下列说法正确的是（）

A.最上面的石块D一定只受两个力作用

B.心形石块E一定不受摩擦力作用

C.石块C可能受到6个力的作用

D.石块B对石块A的作用力方向一定竖直向上

【例3】卖货郎是旧时民间在农村或城市小巷流动贩卖日用杂货的商贩，通常肩挑货担走街串巷，摇鼓叫

卖，唤人们出来购货。如图所示，假设卖货郎的每个货筐是质量为M的立方体，每个货筐由四条轻绳对称

悬挂于扁担上同一点，则卖货郎肩挑扁担匀速直线前进时，下列说法正确的是（）

每条轻绳中的拉力大小为那

A.

B.每个货筐上四条轻绳中的拉力相同

C.若将货筐上的四条轻绳减小同样长度但仍对称分布，则每条轻绳中的拉力将变大

D.若将货筐上的四条轻绳减小同样氏度但仍对称分布，则卖货郎承受的压力将变大

【变式1】图1为呆款瓜子去壳器，瓜子置.于两圆柱体间的凹槽中，向卜

按压瓜子便可去壳。图2为其剖面简图，将瓜子视为等腰三角形，顶角为。,

竖直向下的作用力大小为R不计瓜子自重及摩擦，若设瓜子对两边圆柱

体的作用力大小为N,则（)

汩上*上

A.似eB.~。

2tan—2sin—

22

C,增大两圆柱体的间距,N减小D,增大两圆柱体的间距，N增大

【变式2】天平是实验室中测量质量的重要仪器。在学完共点刀平衡后，小明设计了一款质量测量装置如

图甲所示，04、为不可伸长的等长轻绳，悬挂于竖直杆的顶端0,不可压缩的轻杆为刻度尺，OAB

可绕。点无摩擦在竖直平面内转动。现在8端挂上标准祛码，质量为〃跖，力端挂上待测物体，如图乙所示,

此时竖直杆交力，刻度尺处即为示数刻度凡不考虑竖直杆与/必间的相互作用，下列说法正确的是（）

A.刻度尺中点的刻度为零B.刻度尺4？上的刻度不均匀

Ap

C.待测物体的质量为色人D.该装置在月球上不能使用

【变式3】如图所示，水平天花板下方固定一个光滑小定滑轮0,在定滑轮的正下方。处固定一个正点电

荷，不带电的小球。与带正电的小球人通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，已

知0〃<0匚若。球所带的电荷量缓慢减少(未减为零)，则在/，球到达。正下方前，下列说法正确的是

()

A.。球的质量大于6球的质量

B.力球的轨迹是一段以C点为圆心的圆弧

C.此过程中点电荷对5球的库仑力大小不变

D.此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐变大

【题型三】平衡中的临界和极值问题

常见的临界状态

(1)两接触物体脱离的临界条件是两物体间的弹力恰好为0;

(2)绳子断开的临界条件为绳中的张力达到最大值，绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中的张力恰好为0；

(3)两物体间相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大静摩擦力。

常见的三种求极值的方法

(1)解析法：在解平衡方程时采用数学方法求极值.

(2)图解法：对三力平衡情境，可画出不同状态下力的矢量图，判断各个力的变化情况，所求力与另一-力

垂直时往往出现极值.

(3)极限法：极限法是一种处理极值问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向

极端(如“极大”“极小”等)，从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来，快速求解。

【例1】如图所示，某同学在沙料场中发现沙子堆积时会形成圆锥体，且堆积过程中圆锥体的底角保持不变。

他测得某堆沙子的底部周长约为62.8m,查阅资料发现沙子之间的动摩擦因数约为0.6,若沙子间的最大静

摩擦力等于滑动摩擦力，则这堆沙子的体积约为()

A.628m3B.472m3C.314m3D.157m3

【变式1】如图所示，轻质滑轮固定在水平天花板上，动滑轮挂在轻绳上，整个系统处于•静止状态，轻绳

与水平方向的夹角/不”摩擦。现将绳的一端由。点缓慢地向左移到尸点，则()

PQ

□BbA

A.。角不变，物体A上升

B.0角不变，物体A下降

C.。角变小，物体A上升

D.。角变小，物体A下降

【变式2】如图所示，粗糙斜面C置于粗糙水平地面上，轻绳跨过光滑的定滑轮，一端悬挂物块A,另一

端与斜面上的物块B相连，滑轮左侧的轻绳与斜面平行，整个装置保持静止状态。已知物块A的质量为L2kg,

物块B的质量为1kg,斜面倾角6=37。，物块B与斜面。之间的动摩擦因数4=0.8,最大静摩擦力等于滑

动摩擦力，g=10m/s2,sin37°=0.6,下列说法正确的是（）

A.地面对斜面C的摩擦力大小为12N

B.斜面C对物块B的摩擦力大小为12N

C.若剪断轻绳，则地面对斜面C的摩擦力大小为0N

D.若剪断轻绳,则斜面C对物体B的摩擦力大小为6.4N

易错点：共点力平衡中的临界极值问题

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），从而把比较隐阪的临界现

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C

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。

例（多选）某个同学玩夹盒子的游戏，手握两块木板，两木板间夹起盒子，如图所示，已知木板与盒子之

间的动摩擦因数为0.5,盒了•与盒子之间的动摩擦因数为0.6,每个盒了-重约

为G=5N,该同学两手可以给木板提供的水平压力都为斤v60N,则下列说法

正确的是（）

A.该同学最多可以夹起16个盒子

B.该同学最多可以夹起12个盒子