2024年高考物理总复习 共点力平衡 强化训练

核心素养测评•专题强化练•实验抢分专练

八共点力平衡（40分钟70分）

基础巩固练

1.［2023•邯郸模拟］（5分）如图所示，有P、N两块质量相同的物块，在物块P上施加一沿

水平方向的外力凡使它们叠放在竖直面上且处于静止状态，下列说法正确的是（A）

A.物块P一定受到4个力的作用B.物块P一定受到3个力的作用

C.物块N一定受到4个力的作用D.物块N可能受到6个力的作用

［解析］选A。如果P、N之间没有摩擦力，则物块P不能平衡，所以N对P有向左下的压力和沿

着接触面向左上的摩擦力，此外P还受到重力和外力F,所以物块P一定受到4个力的作用，

故A正确，B错误；对整体分析可知，墙对N有向上的摩擦力，大小等于两者的重力之和。对

物块N受力分析，受到重力、墙对N的支持力、墙对N的摩擦力、P对N的支持力、P对N的摩

擦力，所以物块N一定受到5个力的作用，故C、D错误。

2.［2023•浙江6月选考］（5分）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光

滑圆柱体静置其上，a、匕为相切点，^aOb=90°,半径。匕与重力的夹角为37。。已知

sin37°=0.6,cos37°=0.8,则圆柱体受到的支持力七、%大小为（D）

A.Fa=0.6G,Fb=04GB.Fa=0.4G,Fb=0.6G

C.Fa=0.8G,Fb=0.6GD.Fa=0.6G,Fb=0.8G

［解析］选D。对圆柱体受力分析，如图:

由几何关系得：七=Gsin37°=0.6G,'=Gcos37°=0.8G,故A、B、C错误，D正确。

3.［2024•永州模拟］（5分）2023年的春晚舞蹈《锦绣》，艺术地再现了古代戍边将士与西

域各民族化干戈为玉帛并建立深厚友谊的动人故事。图（a）是一个优美且难度极大的后仰动

作，人后仰平衡时，可粗略认为头受到重力G、肌肉拉力F2和颈椎支持力Fi。如图（b）,若

弯曲后的头颈与水平方向成60°角，尸2与水平方向成45。角，则可估算出Fi的大小为（A）

图（a）图（b）

A.（V3+1）GB.（V3-1）GC.（V3+2）GD.（V3-2）G

［解析］选A。由力的平衡条件可得FiSin60°=G+F2sin45°,Ficos60°=F2cos45°,解得F1=

（V3+1）G,故选A。

4.（5分）杆秤是我国古代劳动人民智慧的结晶，也是公平公正的象征。如图所示，四根长

度均为2R的轻绳将一半径为R的金属圆盘吊起，四根轻绳一端分别固定在金属圆盘圆面边缘

的四个等分点处，另一端汇聚在挂钩上，金属圆盘的质量为重力加速度为g,则每根轻绳

的受力大小为（A）

AV3D26

A.—mgB.—mgDc.-1mg

［解析］选A。设每根轻绳的拉力为T,轻绳与竖直方向的夹角为e,根据平衡条件可得

4Tcos0=mg,根据几何关系可得cos。=处，联立解得7=画吆，故选A。

26

5.（5分）（科技前沿）被誉为“中国天眼”的射电天文望远镜（FAST）如图所示，质量为3x

104kg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为300m,

每根连接塔顶和馈源舱的绳索长600m,不计绳索重力，则每根绳索承受的拉力大约为

（B）

A.4x105NB.6x104NC.1X105ND.3X104N

［解析］选B。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

6Fcos30°=mg,解得F=—%丁〜6xlO,N,所以A、C、D错误，B正确。

6cos30°

6.［2023•雅礼中学模拟］（5分）斜面2BC固定在水平面上，面光滑，BC面粗糙，长度

是BC长度的3倍。四个相同木块a、b、c、d通过轻质光滑定滑轮用细线相连，细线平行于斜

面，如图所示。用手按住d,使其静止在BC上；现撤去d所受手的作用力，则下列关于木块d

的判断，正确的是（C）

A.沿BC面下滑B.沿BC面上滑

C.仍静止，所受摩擦力为零D.仍静止，所受摩擦力不为零

［解析］选C。假设撤去d所受的作用力后木块a、b、c、d仍静止,则对木块a、b、c组成的系

统受力分析得细线的拉力T=3zngsina。对木块d受力分析，木块d所受重力沿斜面向下的分

力等于7ngsin?,在△2BC中由正弦定理可得=m，所以sin?=3sina,木块d沿斜面方

向的合力为零，所以木块d仍静止，所受摩擦力为零，C对。

7.（10分）如图所示，佩戴口罩时，将口罩带看作遵循胡克定律的弹性轻绳，劲度系数为

k,每只耳朵受到口罩带的作用力为凡和CD两段口罩带与水平方向夹角分别为15。和

75。，设同侧口罩带涉及的作用力均在同一平面内，不计摩擦，求：

15°

A

（1）单侧口罩带上的弹力大小;

［答案咛F

［解析］由于同一根口罩带上弹力相等，受力分析如图所示

根据几何关系有F=2Tcos30°

解得T=畀

（2）单侧口罩带的伸长量。

［答案噜

［解析］根据胡克定律有T=kx

解得久=亨

3rC

综合应用练

8.［2022•湖南师大附中模拟］（5分）有P、Q、N三物块质量均为加，它们竖直叠放在水平

面上且处于静止状态，现对Q施加一个水平向右的推力F,三个物块依然保持静止状态，则施

加力户之后（D）

A.P、Q两物块之间的摩擦力增大B.Q、N两物块之间的摩擦力减小

C.Q一定受到5个力的作用D.Q、N两物块之间的压力增大

［解析］选D。对P受力分析可知，P受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力，P受力情况不变，

故PQ间的摩擦力不变，A错误；对PQ整体受力分析可知，PQ受重力、支持力、摩擦力及推

力，由于水平推力的作用，故Q、N间的摩擦力可能减小，也可能增大，选项B错误；若F沿

斜面向上的分力与PQ重力沿斜面方向上的分力平衡，则Q可以不受N的摩擦力作用，故Q将受

重力、压力、支持力、PQ的摩擦力及推力5个力的作用；若QN间有摩擦力，则Q受6个力的

作用，C错误；因F有垂直于斜面的分效果，故QN间的压力一定增大，D正确；故选D。

9.［2022•浙江6月选考］（5分）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与

四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角60。。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受

到地面的（B）

A.作用力为噂GB.作用力为C.摩擦力为乎GD.摩擦力为哈G

3648

［解析］选B。设斜杆的弹力大小为巴以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得

4Fcos30°=G,解得F=^G,以其中一根斜杆为研究对象，其受力如图所示

6

可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡，即大小为立G,每根斜杆受到地面的摩擦力为

6

f=Fsin30°=立G,B正确，A、C、D错误。

J12

10.［2022•雅礼中学模拟］（5分）如图所示，一个倾角为30。、底面粗糙、斜面光滑的斜面

体放在粗糙的水平面上，斜面体的质量为2m。轻绳的一端固定在天花板上，另一端系住质量

为m的小球，整个系统处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角也为30。。若滑动摩擦力等于最

大静摩擦力，则斜面体与水平面间的动摩擦因数至少为（C）

B.等D.但

18

［解析］选C。由题意对小球受力分析，沿斜面方向由平衡条件得mgsin30°=Tcos30°,解得

T-m^tan30°=^-mg,对小球和斜面体构成的整体受力分析，由平衡条件得，水平方向满

足Tsin3（T=/,竖直方向满足FN+TCOS30°=3zng,当/=以\时，斜面体与水平面间的动

摩擦因数最小，解得最小值为〃=±,故选C。

1L（10分）如图所示，倾角为e=30。的斜面体放在粗糙的水平面上，细线一端连接一质量

为771的物块，另一端绕过斜面上方定滑轮拉着物块静止在斜面体上。现拉动细线使物块沿斜

面体向上缓慢移动，斜面体始终处于静止状态。已知物块与斜面体间的动摩擦因数为0.5,重

力加速度为9。求当细线与斜面间的夹角a=30°时:

（1）细线上的拉力大小;

［答案］誓强

［解析］物块沿斜面体向上缓慢移动，由平衡条件得

Fcosa=7ngsin。+f

N+Fsina=mgcosO

f=心

解得/二四如竺空瓶。

cosa+fisma

代入数据得F=mg

（2）水平面对斜面体的摩擦力大小。

［答案］誓加。

［解析］斜面体始终处于静止，以斜面体和物块为研究对象，由平衡条件得

f—Fcos(0+a)

解得

sine+〃cos6

cos(0+a)mg

cosa+iisina

4

代入数据得/'=42ymg

【加固训练】如图，质量M=lkg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m=0.5kg的小

球相连。今用跟水平方向成60。角的力F=5gN拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运

动中木块、小球的相对位置保持不变，g取lOm/s?。在运动过程中，求:

(1)轻绳的拉力FT的大小;

［答案］5N

［解析］小球处于平衡状态，受到重力、拉力F和轻绳拉力瓦，如图所示

以小球为研究对象，由平衡条件得：水平方向

Fcos60°—FTCOS0=0

竖直方向

Fsin60°—FTsin0—mg—0

解得J=30°,%=5N

(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数〃。

［答案］日

［解析］以木块、小球整体为研究对象，设杆对木块的支持力为心，