2026年高中物理高三选择题强化训练：力与物体平衡的问题（解析版）

专题L6力与物体平衡的问题

1.某品牌手动晾衣架的结构图如图所示，四根轻质的钢丝绳通逆转角器（万向滑轮）、顶座的双滑轮或单

滑轮（滑轮封装在顶座内）将晾衣杆水平吊起，若两双滑轮架对转角器的张角为60。。某次晾晒的衣服、吊

环和晾衣杆的总质量小，忽略所有滑轮的摩擦，重力加速度为g，则四根钢丝绳对手摇器底座的拉力为（）

1单滑轮架

【答案】B

【详解】根据平衡条件可知，对衣服、吊环和晾衣架整体，受到向上的拉力大小为〃唁。故四根钢丝绳对底

座的拉力也为wgo故选Bo

2.如图所示，•哂衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的轻质斜打垂直，两斜杆间的夹角为。，

当。缓慢增大时，每根斜杆受到地面的（）

A.支持力增大B.支持力减小

C.摩擦力增大D.摩擦力减小

【答案】C

【详解】对衣架、横杆、衣服组成的整体受力分析。整体所受重力与地面给的支持力平衡。设整体重力为G,

则每根斜杆受到地面的支持力&=’即夕变化不影响支持力大小。每根斜杆中的力在水平方向为

0一0Gtan—0

Fv=Fsin-=^-sin-=——=/随着角度。缓缓增大则lang增大，/也增大。故选C。

2cos，242

2

3.图a是一种大跨度悬索桥梁，图b为悬索桥模型。六对轻质吊索悬挂着质量为M的水平桥面，吊索在桥

面两侧竖直对•称排列，其上端挂在两根轻质悬索上（图b中只画了一侧分布），悬索两端与水平方向成45。，

则一根悬索水平段CD上的张力大小是（）

图a图b

A.-MgB.-MgC.-MgD.~M8

【答案】A

【详解】对左边的悬索ABC受力分析如图所示

由平衡条件可得8S45。，545。=等解得“华故选A。

4.工人用如图所示的装置匀速吊起石球，装置底部A8CO为圆形绳套，A、B、C、。是圆上四等分点,

侧面0A、03、0C、。。是四条完全相同、不可伸长的轻绳。。点在石球球心正上方0.5m处，石球半径

为0.3m,石球表面光滑、重力大小为G。下列说法正确的是（）

A.0A绳的张力大小为五

B.若侧面绳长不变，减小绳套的半径，04绳的张力减小

C.若绳套不变，将侧面四根绳子各增加相同的长度，。八绳的张力增大

D.若加速向上提升右球，Q4绳的张力大于二

16

【答案】D

【详解】A.对石球受力分析，。4'绳与石球相切于点A,设。4绳与竖直方向夹角为夕，如下图

4G5

所以cos0=、对结点。受力分析，由平衡条件得4，cosO=G解得，（抽绳的张力大小为=

54cos6/16

A错误；

B.由题意可知7A若恻面绳长不变，减小绳套的半径，贝变大，cosj变小，则Q4绳的张力增大，

4cos。

B错误；

C.若绳套不变，将侧面四根绳子各增加相同的长度，。变小，cos6变大，由7；二：J可得，Q4绳的张

4cos〃

力减小，C错误；

D.当石球平衡时，绳子拉力为北=7J=所以，若加速向上提升石球，加速度向上，由牛顿第二定

4cos016

律47；cos0—G=〃也可得，04绳的张力4>2G,D正确。故选D。

16

5.采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包，再通过后方可以旋转的支架将棉包放下。棉包支架

的简化模型如图，支架由AP与4P两块挡板构成，两挡板间的夹角固定不变，支架可绕尸轴在竖直面内转

动。在支架由图中位置逆时针缓慢转至52板水平的过程中（忽略挡板对棉包的摩擦力），卜.列说法正确的

是（）

A.棉包一直受到三个力的作用

B.支架挡板对棉包的作用力一直不变

C.棉包对AP挡板的压力一直增大

D.棉包对/好挡极的压力一直减小

【答案】B

【详解】A.转至8尸板水平时，棉包只受重力和破板的支持力，故A错误；

B.在缓慢转动过程中，棉包在重力和支架挡板的作用力下始终保持平衡，则支架挡板对棉包的作用力一直

等于重力不变，故B正确；

CD.对棉包受力分析，如下图所示

耳与生分别是小板与砂板对棉包的支持力，两者合力生竖直向上与重力抵消，耳始终垂直于心，行始

终垂直于肝，在支架逆时针缓慢转至AP板水平的过程中，片与生之间的夹角不变，两者合力见不变，该

过程中K一直减小，根据牛顿第三定律，棉包对”挡板的压力与巴相等，故一直减小。该过程中尸2一直增

大，根据牛顿第三定律，棉包对B夕挡板的压力与尸2相等，故一直增大，故CD错误。

故选Bo

6.拆卸高楼旧空调外机时，常用电动机通过缆绳进行牵引，为避免其与竖直墙壁碰撞，地面上的工人（图

中未画出）用一根拉绳拽着外机，如图所示。设缆绳拉力的大小为B,方向与竖直方向成a角；拉绳拉力

大小为B，与竖直方向的夹角为小工人拉绳使夕角保持不变，则外机沿竖直方向缓慢下降的过程中（）

V

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

A.B不断减小，a>P

B.B不断减小，a<p

C.缆绳拉力B的功率不断增大

D.电动机输出的能量大于外机机械能的变化量

【答案】BD

【详解】AB.对外机受力分析，外机沿竖直方向缓慢卜.降过程中，其所受合力为零，在竖直方向上有

pcosaF=.........--------

Ficosa—mg—F2cos6=0；耳〉=---2在水平方向上有Bsina—Z^sin/uO联立解得1sina；

cosacoscr---

tanp

」一mg

2sin/?々在下降过程中，a减小，则cosa变大，sina减小，tana减小，故B减小，死减小，通

-^-cosp

tana

过以上式联立解得a3故B正确，A错误：

C.水平部分缆绳运动的速度与空调外机的速度之间的关系为y..=vcosa缆绳拉力的功率

P=F/vcosa=^czvsinavcosa=.tana,a减小，则tana减小，P减小,故C错误；

tanptanp

D.对外机进行功能分析，可知电动机对外机做的功为B对外机做的功，设外机克服B做的功为匹/,F2

对外机做的功为％2,则外机机械能的改变量为△石=一回+%其中AE为负值（动能不变，重力势能减小），

可知|以|>|A©故D正确。故选BD,

7.如图，细绳MN两端固定在两个等高点上，搭在细绳上的轻滑轮O下方用细线悬挂重物P,开始时重物

静止在最低处，当在重物上施加适当的推力R缓慢使它往右上方移动，若此过程中重物与滑轮间的细线拉

力大小不变，重物只在同一•个竖直面内移动，不计一切摩擦阻力，则（）

A.推力厂的方向保持不变B.推力尸的大小逐渐增大

C.细绳中的张力逐渐减小D.细绳中的张力逐渐增大

【答案】BC

【详解】CD.设MN细绳张为小重物与滑轮间的细线拉力为小重物质量为〃?，开始时重物静止在最低

处，可知（=，摩由于细绳MN两端固定，细绳长度•定，可知滑轮缓慢移动的轨迹为•个椭圜，且最低点

位F椭圆的短轴上，可知滑轮缓慢右移时，滑轮两侧细绳之间的夹角。逐渐减小，则有"==27；cos]

由于。逐渐减小，可知细绳张力工逐渐减小，C正确，D错误；

AB.根据上述可知，重物与滑轮间的细线拉力心的方向始终沿滑轮两侧细绳之间夹角的角平分线，则细线

拉力”方向与重力方向之间的夹角a为钝角，且逐渐减小，以重物为对象，由于刀）一直等于根督,则有

F=2/7^cosI，a角逐渐减小，可知推力产的大小逐渐增大，推力尸的方向发生改变，A错误，B正确。

故选BC«

8.如图所示，两质量相等的小球A、B用长度为L的细线相连，另一长度也为上的细线一端连接小球A,

另一端拴接在天花板上的。।点，小球B穿在光滑的竖直杆上，竖直杆上端与天花板交于02点，。广Q两点

间的距离也为L初始时两球均静止，现对小球B施加一竖直向上的作用力R使其缓慢沿杆向上移动到。2

点，在此过程中，细线上的拉力分别记为。八%,杆对B的弹力记为M,，则小球B移动过程中下列说法

A.9A先减小后增大B.乙8先减小后增大

C.储先减小后增大D.尸的大小始终无变

【答案】BC

【详解】AB.根据题意，对两小球进行受力分析如图所示

设细线。①与竖直方向的夹角为夕，细线八B与竖直方向的夹角为。，当B在外力作用下向上缓慢移动时，夕

先减小后增大，将A受到的力适当平移构成矢量三角形，在该三角形中，重力大小、方向都不变，当0逐

渐减小、。逐渐增大时，如图所示

T01A

加\

77AB

另外两个力都在减小，当a=90,北8=0,此时〃“二〃£之后，增大，。从90。减小到60。，如图所示

加g

可知〃”逐渐减小，逐渐增大，可知〃M一直减小，丁仍先减小后增大，故A错误，B正确；

C.对A、B整体受力分析，有%sin。可知先减小后增大，故C正确；

D.从初始到。增大到90。的过程口，对B有尸=〃?g-7；BCOsa,，口在减小，cosa在减小，则F发生变化，

故D错误。故选BC。

9.小东放学后将书包a放在跷跷板一侧的平板上，将轻绳一端系在竖直墙面上力点，另一端系在平板右边

缘B点，重物6通过挂钩挂在轻绳上，小东坐在跷跷板另一侧，通过位置调整使系统达到平衡，如图所示。

不计空气阻力和挂钩与轻绳间摩擦，则（）

A.书包。可能不受摩擦力

B.书包a受到平板的作用力竖直向上

C.若小东通过位置轻微调整，使平板绕。逆时针转过一小角度，轻绳拉力大小变大

D.若保持4点空间位置不动，把4点沿墙面向上移动少许，轻绳拉力大小不变

【答案】BCD

【详解】AB.书包处于平衡状态，受三个力的作用，分别是自身的重力、垂直板向上的支持力和沿板向上

的摩擦力，其中支持力和摩擦力的合力与重力等大反向，即书包受到平板的作用力竖直向上，A错误，B正

确；

CD.设绳子的总长为L，与竖直方向的夹角为夕，8点与墙的水平距离为"，绳子上的拉力为r,则

2Tcos0=Gb

解得丁二三邑使跷跷板绕。逆时针转过一个小角度后，d变大,绳子与蟒直方向的夹角e变大，绳上的拉

2cos6/

力也变大；如图所示，若保持8点空间位置不动，把力点沿墙面向上移动少许，"不变，则sine=J绳与

竖直方向的夹角。也不变，故绳上拉力大小不变，CD正确。故选BCD。

10.如图所示，一轻质弹性细绳一端固定在。点，另一端穿过。点正下方固定的光滑小环"后系一质量为

，〃的铁环N,铁环N穿在固定的粗糙水平杆P。上，OM距离等于弹性绳原长，铁环N处于。点正下方G

点时恰好对杆没有弹力。现对铁环N施加一水平向右的作用力F,缓慢拉到〃点释放，整个过程都在弹性

绳的弹性限度内，则（）

O

M<>

---------地）」•——

PGHQ

A.向右缓慢移动过程中铁环N受5个力作用

B.向右缓慢移动过程中力尸逐渐变大

C.释放后铁环N第一次速度最大位置在G与〃之间

D.释放后铁环N沿杆做简谐运动

【答案】BD

【详解】A.0M距离等于弹性绳原长，铁环N处于。点正下方G点时恰好对杆没有弹力，则\=，咫

向右缓慢移动过程中，设弹性绳与杆夹角为。，可得履sin0=女小〃火则铁环与杆间的弹力始终未零，摩擦

力为零，故铁环受重力、水平作用力和弹性绳的拉力，共3个力，A错误；

B.由平衡关系/=^cos。夹角。减小，弹性绳弹力增大，则水平作用力增大，B正确;

C.释放后，铁环N运动至G点时，合力为零，速度最大，C错误;

D.释放后，弹性绳弹力的水平分力提供回复力，G为平衡位置.，铁环沿杆做简谐运动，D正确。故选BD。

11.如图所示，两个可视为点电荷的带正电小球A和B,A球系在一根不可伸长的绝缘细线一端，绕过定滑

轮，在细绳的另一端施加拉力凡B球固定在绝缘座上，位于定滑轮的正下方。现缓慢拉动细绳，使A球缓

慢移动到定滑轮处，此过程中，B球始终静止，忽略定滑轮大小和摩擦，下列判断正确的是（）

A.B球受到的库仑力先不变后减小

B.拉力/一直增大

C.地面对绝缘座的支持力一直减少

D.A球的电势能先不变后减少

【答案】AD

【详解】A.设球所受库仑力大小为&•,A、B两球间距离为r，B球距定滑轮为从A球与定滑轮间距离为

/,对开始位置处的A球受力分析,将尸和&合成如图所示

由相似三角形可得竿-与二"二女2&所以A球缓慢移动过程中，,•先不变，等A球运动到滑轮正下方后，

hIrr

「再变大；整个过程中/一直减小.广先不变再变大，B球受到的库仑力大小先不变再减小，故A正确；

B.A球未到滑轮正下方时，由相似三角形可得?=竿，A球在缓慢移动过程中，/减小，则/减小，故B

错误；

C.A球未到滑轮正下方时，库仑力大小不变，方向趋近竖直，则B球受到库仑力的竖直分量变大，地面对

绝缘座的支持力先变大；A球到达滑轮正下方后，B球受到库仑力大小减小、方向竖直向下，地面对绝缘座

的支持力减小，故C错误；

D./•先不变再变大，两者间的库仑斥力对A球先不做功后做正功，则A球的电势能先不变后减少，故D正

确。故选ADo

12.如图，一半球形光滑绝缘碗固定在水平地面上，半径为R，上表面水平，。为球心。三个完全一样的

R

带电小球静止放置在碗内，处在同一水平面上，小球距离碗底的竖直高度为二（图中只画出一个小球，另

外两个小球未画出）。已知小球质最为川，重力加速度为g,静电力常量为火。则每个小球带电量的大小是

A.3察B,1厚C.3R腰D.

【答案】B

【详解】设两球之间的距离为厂，电荷量为q，则两球之间的库仑力为尸=&1则其中一个小球所受的库仑

r

力合力为七=2Fcos30。对小球受力分析可知詈=330。由几何关系可知/联立求解可夕=|/?杵

故选B。

13.如图所示，一轻质绝缘细线一端固定在。点，另一端系一带电量大小为夕、质量为根的小球，小球静

止悬挂放置在正对距离为d的平行板电容器A、B间，电容器两板连接在电源两端细线与竖直方向夹角小60。,

细线、小球在竖直平面内即纸面内，A、B两板平行正对倾斜放置，且与纸面垂直、与细线平行。已知重力

加速度为g，则下列说法正确的是（）

A.此时绳子拉力也

2

B.电源电动势石=竿

C.若在竖直面内保持两板正对面枳不变，B板向A板缓慢靠近，则绳子拉力变大

D.若在竖直面内保持两板正对面积不变，B板向A板缓慢靠近，则小球将缓慢下移

【答案】C

【详解】A.设小球所受电场力大小为厂生根据平衡条件有产而。=七8$。；/cos6+qsine=，咫

解得/=｝跖，故A错误；

B.A、B间电场强度大小为与尸至=挚•电源电动势为石=E3/=理幽故B错误；

q2q.2q

F

CD.A、B两板间电场强度大小为邑8=:若在竖直面内保持两板正对面积不变，B板向A板缓慢莫近，则

a

电场强度增大，小球所受电场力增大，H方向小变，而小球所受重力小变，且重力与电场力的合力与绳子

拉力平衡，开始时”与少，遴直，如图所示，可知绳子拉力变大，且与水平方向夹角减小，即小球缓慢上移，

故C正确，D错误。

mg

故选c。

14.如图（a）,直导线MN被两等长