专题05物体平衡-【好题汇编】三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国）（解析版）

专题05物体平衡考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1静态平衡（5年5考）2024年1月浙江选考卷：连接体平衡；2024高考湖北卷：两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进。2024高考全国理综甲卷：将重物从高层楼房的窗外运到地面。2023高考江苏卷：“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。2023年6月高考浙江选考：水平面上固定两排平行的半圆柱体上叠加圆柱体。2022年高考广东卷：制作豆腐的石磨，三根轻绳的结点平衡。2022高考辽宁物理卷：蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，三根细线的结点平衡。2022年6月浙江选考：轻质晒衣架静置于水平地面上平衡。1.物体平衡中高考考查频率较高的知识主要是静态平衡和动态平衡。2.静态平衡包括单体静态平衡、结点静态平衡和连接体静态平衡。静态平衡一般与力学中三种力、力的分解等知识点综合考查。3.动态平衡一般难度较大，可以利用解析法、动态平衡矢量图法等分析解答。考点2动态平衡（5年3考）2022高考河北卷：）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平。2023高考海南卷：工人利用滑轮组将重物缓慢提起。考点01静态平衡1.（2024年1月浙江选考·6）如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。己知小球A、B和配重P、Q质量均为，细线c、d平行且与水平成（不计摩擦），则细线a、b的拉力分别为（）A.， B.， C.， D.，【参考答案】D【名师解析】由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反，对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为设细线b与水平方向夹角为α，对A、B分析分别有解得，D正确。2.（2024高考湖北卷）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（）A. B. C.2f D.3f【答案】B【解析】根据题意对S受力分析如图正交分解可知所以有对P受力分析如图则有解得故选B。5．（10分）（2024高考全国理综甲卷）将重物从高层楼房的窗外运到地面时，为安全起见，要求下降过程中重物与楼墙保持一定的距离。如图，一种简单的操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P，另一人在地面控制另一根一端系在重物上的绳子Q，二人配合可使重物缓慢竖直下降。若重物的质量，重力加速度大小，当P绳与竖直方向的夹角时，Q绳与竖直方向的夹角（1）求此时P、Q绳中拉力的大小；（2）若开始竖直下降时重物距地面的高度，求在重物下降到地面的过程中两根绳子拉力对重物做的总功。【参考答案】（1），；（2）解题思路本题考查的考点：平衡条件动能定理（1）重物下降的过程中受力平衡，设此时P、Q绳中拉力的大小分别为和，竖直方向水平方向联立代入数值得，（2）整个过程根据动能定理得解得两根绳子拉力对重物做的总功为4.（2023高考江苏学业水平选择性考试）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m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（）A. B. C. D.【参考答案】D【名师解析】对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN=mg月则对一条腿有根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。D正确。5.（2023年6月高考浙江选考科目）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、b为相切点，，半径Ob与重力的夹角为37°。已知，，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（）A．，B．，C．，D．，【参考答案】D【名师解析】对圆柱体受力分析，画出所受力的矢量图，Fa=mgsin37°=0.6G，Fb=mgcos37°=0.8G，D正确。【方法归纳】对于受到三个力的平衡问题，一般是对研究对象受力分析，画出所受各力的矢量图，利用平行四边形定则，得出三力矢量三角形，利用数学知识得出未知力的大小。6．（2022·高考广东物理）图1是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（）．A．B．C．D．【参考答案】D【命题意图】本题考查对结点的受力分析、平衡条件。【解题思路】以结点O为研究对象，分析受力，由平衡条件。可得F=2F1cos30°=F1，选项D正确。7.（2022高考辽宁物理）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（）A.竖直分力大于的竖直分力 B.的竖直分力等于的竖直分力C.的水平分力大于的水平分力 D.的水平分力等于的水平分力【参考答案】D【命题意图】本题考查力的分解/物体平衡条件及其相关知识点.【名师解析】此题的模型属于死结,对结点O受力分析可得，水平方向即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；对结点O受力分析可得，竖直方向,解得,则F1的竖直分量,F2的竖直分量.F2的竖直分力F2y与F1的竖直分力F1y之差F2y-F1y=-=因可知,选项AB错误。8．（2022年6月浙江选考）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θ=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A．作用力为 B．作用力为C．摩擦力为 D．摩擦力为【参考答案】B【命题意图】本题考查受力分析、物体平衡条件，力的分解及其相关知识点。【解题思路】把轻质晒衣架和重物看作整体，设每根斜杆受到地面的作用力为F，4Fcos30°=G，解得F=，选项A错误B正确；把F沿水平方向和竖直方向分解，在水平方向，每根斜杆受到地面的摩擦力f=Fcos60°=，CD错误。3.（2023高考河北卷）如图，轻质细杆上穿有一个质量为的小球，将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成角，则左侧斜面对杆支持力的大小为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】对轻杆和小球组成系统进行受力分析，如图设左侧斜面对杆AB支持力的大小为，由平衡条件有得故选B。考点02动态平衡1.（2022高考河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（）A.圆柱体对木板的压力逐渐增大B.圆柱体对木板的压力先增大后减小C.两根细绳上的拉力均先增大后减小D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变【参考答案】B【命题意图】本题考查物体动态平衡及其相关知识点。【名师解析】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示在矢量三角形中，根据正弦定理在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又，且可知，则可知从锐角逐渐增大到钝角，根据由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则可得，不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。（2023高考海南卷）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（）A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力B.工人对绳