2020-2024年五年高考物理真题分类汇编 专题01 力与物体的平衡（解析版）

2020-2024年五年高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题01力与物体的平衡1.考情分析考点要求考题统计物体的受力分析及静态平衡2023•浙江•高考真题、2023•浙江•高考真题、2023•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题、2020•浙江•高考真题、2020•浙江•高考真题整体法与隔离法的应用2024•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题动态平衡及极值问题2022•浙江•高考真题2.试题情境：生活中的摩擦力的应用，索桥、千斤顶、刀、木楔的工作原理（如2024·浙江1月选考·T6，2023·浙江1月选考·T2，2023·浙江6月选考·T6）3.常见问题模型：探究弹簧弹力与形变量的关系，探究两个互成角度的力的合成规律，共点力平衡条件及应用，平衡中的临界问题。（如2023·浙江6月选考·T17）4.命题方向：本章作为基础知识中的热点内容，在独立命题时，强调以轻绳、杆、弹簧等为基础模型，并以连接体和叠加体为载体进行深入探究。这不仅要求我们结合日常生活中的实例进行受力分析，还要求我们分析动态平衡问题，同时，本章节多以选择题的形式出现，检验学生的应用能力和理解深度。5.备考策略：本部分是高中物理学习中不可或缺的基石，涵盖了众多重要的思想方法。这些方法的应用不仅广泛涉及高中物理的各个领域，而且对于培养学生的物理思维至关重要。因此，对于本章的学习，我们必须给予充分的重视，并确保对这些知识点有深入的理解和掌握。在备考的过程中，我们需要深入理解力以及力的运算法则，学会正确地进行受力分析。同时，我们还要能够熟练地运用力的平衡的各种表达形式来解决具体问题，并在此过程中形成清晰的解决物理问题的基本思路。对于连接体问题和动态平衡问题的研究，我们应当学会如何选择研究对象，即整体法与隔离法的灵活运用，以提升解题效率。在处理物体受到不同数量力作用的平衡问题时，我们也需要挑选合适平衡条件以便快捷地解决问题。熟练掌握临界极值法、函数法、图像法、整体法、隔离法等解题技巧，并尝试将生活中的平衡现象与所学知识相联系，以增强运用物理知识解决现实问题的能力。考点01物体的受力分析及静态平衡1．（2023·浙江·高考真题）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．，【考点】直接合成法解决三力平衡问题【答案】D【详析】对光滑圆柱体受力分析如图

由题意有，故选D。2．（2023·浙江·高考真题）在足球运动中，足球入网如图所示，则（）

A．踢香蕉球时足球可视为质点 B．足球在飞行和触网时惯性不变C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D．触网时足球对网的力大于网对足球的力【考点】质点

分析物体受到几个力作用

牛顿第三定律

惯性【答案】B【详析】A．在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，故A错误；B．惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B正确；C．足球在飞行时脚已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故C错误；D．触网时足球对网的力与网对足球的力是相互作用力，大小相等，故D错误。故选B。3．（2023·浙江·高考真题）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，墙壁对足球的支持力为，则（）A． B．C． D．【考点】正交分解法解共点力平衡【答案】C【详析】对网兜和足球受力分析，设轻绳与竖直墙面夹角为θ，由平衡条件可知，故选C。4．（2022·浙江·高考真题）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（）A．水桶自身重力的大小B．水管每秒出水量的大小C．水流对桶撞击力的大小D．水桶与水整体的重心高低【考点】判断物体重心的移动【答案】D【详析】水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，故选D。5．（2020·浙江·高考真题）如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（）A．受到的重力大小为 B．受到的合力大小为C．对球面的压力大小为 D．对球面的作用力大小为【考点】重力的概念、大小和方向

牛顿第三定律

平衡状态的定义及条件【答案】D【详析】A．工作人员的质量为，则工作人员受到的重力A错误；B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，B错误；C．工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于，C错误；D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力满足再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为D正确。故选D。6.（2020·浙江·高考真题）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（）A． B．C． D．【考点】分析物体受到几个力作用【答案】A【详析】由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意。故选A。考点02整体法与隔离法的应用7．（2024·浙江·高考真题）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。已知小球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．，【考点】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】D【详析】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，解得故选D。8．（2022·浙江·高考真题）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，一重为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【考点】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】B【详析】设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得解得以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为B正确，ACD错误；故选B。9．（2022·浙江·高考真题）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（）A．Q对P的磁力大小等于B．P对Q的磁力方向竖直向下C．Q对电子秤的压力大小等于＋FD．电子秤对Q的支持力大小等于＋【考点】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】D【详析】AB．由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于，选项AB错误；CD．对PQ的整体受力分析，竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于＋，即Q对电子秤的压力大小等于＋，选项C错误，D正确。故选D。考点03动态平衡及极值问题10．（2022·浙江·高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（）A．轻绳的合拉力大小为B．轻绳的合拉力大小为C．减小夹角，轻绳的合拉力一定减小D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小【考点】正交分解法解共点力平衡

平衡问题的动态分析【答案】B【详析】AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知，，联立解得故A错误，B正确；C．拉力的大小为其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；D．摩擦力大小为可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误；故选B。考点01物体的受力分析及静态平衡1．（2024·浙江嘉兴·一模）如何堆放重物件常是建筑工人需要考虑的问题。如图所示，重杆可绕轴在竖直平面内自由转动，使杆压在置于水平地面的光滑圆柱体上，又使圆柱体紧靠在竖直档板上而保持平衡。已知杆与水平地面的倾角为，杆的质量为，圆柱体的质量为，杆与圆柱体在接触点处的作用力为，则档板对圆柱体的作用力为（）A． B．C． D．【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】A【详析】根据题意可知，杆对圆柱体的作用力大小为，圆柱体受力分析如图所示水平方向根据平衡条件可得故选A。2．（2024·浙江湖州·二模）图甲是传统民居建筑材料瓦片，相同的质量为m的瓦片紧靠在一起静止竖直叠放在水平地面上如图乙所示。下方瓦片的受力点均在其顶端，则瓦片（）A．4右端对地面的压力比左端的大B．5右端受到的支持力是2右端受到支持力的2倍C．4顶端受到的压力大小为mgD．5左端对地面的压力为【考向】利用平衡推论求力牛顿第三定律【答案】D【详析】分别对6个瓦片受力分析如图所示（仅画出瓦片1）由平衡条件和牛顿第三定律可得A．根据牛顿第三定律，4右端对地面的压力与左端的一样大，均等于故A错误；B．5右端受到的支持力是2右端受到支持力的关系为故B错误；C．根据牛顿第三定律，4顶端受到的压力大小为故C错误；D．根据牛顿第三定律，5左端对地面的压力为故D正确。故选D。3．（2024·浙江·模拟预测）用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为，细线c水平。则（）A． B．C． D．不能确定【考向】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】C【详析】ABC．将两小球看作一个整体，对整体受力分析，如图所示根据平衡条件可得，联立得，联立可得故AB错误，C正确；D．对2小球隔离分析，利用平衡条件可得则细线b对小球2和小球1的拉力都为，故D错误。故选C。4．（2024·浙江·一模）如图所示，两相同光滑斜面体放置在粗糙水平面上，两斜边紧靠且垂直，左侧斜面体与水平面的夹角。一轻质细杆AB穿有质量为m的小球C，将杆水平置于两斜面体之间，系统恰好处于平衡状态。则（

）A．左侧斜面对杆AB的支持力为B．右侧斜面体受到地面的摩擦力为C．保持细杆水平，减小倾角，两斜面体对杆的作用力增大D．保持细杆水平，缩短长度，两斜面体受到的摩擦力均减小【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】B【详析】A．对细杆受力分析，如图所示根据几何关系可知左侧斜面对杆AB的支持力为右侧斜面对杆AB的支持力为故A错误；B．根据牛顿第三定律，杆AB对右侧斜面的压力为，其水平分力为根据平衡条件可知右侧斜面体受到的摩擦力为，故B正确；C．对细杆受力分析，两斜面体对杆的作用力与小球重力平衡，大小为，恒定不变，故C错误；D．保持细杆水平，缩短长度，细杆平行下移，细杆及两斜面受力情况不变，则两斜面体受到的摩擦力均不变，故D错误。故选B。5．（2024·浙江温州·三模）现代家居常用吊篮美化室内环境。如图所示，三根等长的轻质铁链对称地悬挂在吊篮架上，另一端接在一起，悬挂在支架上。已知吊篮、花和花盆的总质量为3m。下列说法正确的是（）A．每根铁链的拉力均为mgB．给花浇水后支架对墙面的作用力变大C．改变铁链的长度，铁链的拉力大小不变D．吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】B【详析】A．设每根绳子和竖直方向的夹角为，则有解得A错误；B．对支架、吊篮、花盆整体进行受力分析可知，给花浇水后整体重力变大，故支架对墙面的作用力变大，B正确；C．由可知改变铁链的长度，每根绳子和竖直方向的夹角为发生改变，则铁链的拉力大小改变，C错误；D．吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对平衡力，D错误。故选B。6．（2024·浙江·模拟预测）如图所示，在水平路面上匀速直线行驶的汽车内，一个手机通过吸盘式支架固定在倾斜的前挡风玻璃上。若吸盘和玻璃间的空气已被排空，则手机和支架（）

A．共受3个力作用B．共受4个力作用C．受前挡风玻璃的作用力方向一定竖直向上D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定竖直向上【考向】分析物体受到几个力作用【答案】B【详析】AB．手机和支架受到重力、大气压力、玻璃的弹力和玻璃的摩擦力，共4个力，故选项A错误，选项B正确；C．挡风玻璃给支架的作用力为弹力和摩擦力的合力，与大气压力和重力的合力等大反向，不可能竖直向上，故选项C错误；D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定是与玻璃相切，不可能竖直向上，故选项D错误。故选B。7．（2024·浙江·模拟预测）如图所示，一个重为10N的小球O被夹在两光滑斜面间，斜面AB和AC与水平面的夹角分别为60°和30°，下列说法正确的是（）

A．斜面AB对小球的弹力是由小球的形变产生的B．斜面AB对小球的弹力为5NC．斜面AC对小球的弹力为10ND．保持斜面AB倾角不变，缓慢增大斜面AC倾角，斜面AB对小球的弹力不变【考向】直接合成法解决三力平衡问题平衡问题的动态分析弹力定义及产生条件【答案】B【详析】A．斜面对小球的弹力是由斜面的形变产生的，A错误；BC．画出受力分析图如图

根据受力分析图可得，B正确，C错误；D．画出力的动态变化图，如图FC按照箭头方向变化，则FB在逐渐增大，D错误。故选B。8．（2024·浙江·模拟预测）如图所示是一个“”形玩具支架，其底板置于水平桌面上，顶部固定一磁铁A。铅笔尾部套一环形磁铁B后，置于A的正下方。铅笔保持竖直状态，且笔尖没有离开水平底板。若铅笔与B之间的最大静摩擦力大于铅笔的铅笔重力，则（

）A．铅笔受到2个力的作用B．A的下端和B的上端是同名磁极C．底板对铅笔的支持力和铅笔的重力是一对平衡力D．桌面对底板的支持力大小等于支架、铅笔和两磁铁的总重【考向】利用平衡推论求力【答案】D【详析】A．铅笔可能受到重力、支持力、磁铁B的静摩擦力3个力的作用，故A错误；B．无法判断A的下端和B的上端的极性，故B错误；C．底板对铅笔的支持力与摩擦力的矢量和与铅笔的重力是一对平衡力，故C错误；D．对整体分析可知，桌面对底板的支持力大小等于支架、铅笔和两磁铁的总重，故D正确。故选D。9．（2024·浙江金华·模拟预测）如图甲所示，是深插钢圆筒快速成岛技术，即起重船吊起巨型钢圆筒插入海床固定，然后在中间填土形成人工岛。如图乙所示，每个钢圆筒的半径为R，质量为m，由4根长度均为4R的特制起吊绳通过液压机械抓手连接在钢圆筒边缘的8个等分点处，每根绳的中点挂在挂钩上（图乙中仅画出一根起吊绳）。不考虑起吊绳和机械抓手的重力，已知重力加速度为g，则（

）A．钢圆筒竖直向上匀速运动时，每根起吊绳的拉力大小为B．钢圆筒以大小为a的恒定加速度竖直向下减速运动时，每根起吊绳的拉力大小为C．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，无论起吊绳长或短，所有起吊绳对钢圆筒的总作用力总是mgD．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，如果起吊绳越短，则所有起吊绳对钢圆筒的总作用力越大【考向】直接合成法解决三力平衡问题【答案】B【详析】A．设每根起吊绳与竖直方向的夹角为，每根绳的中点挂在挂钩上，钢圆筒竖直向上匀速运动时，根据平衡条件有根据几何关系有每根起吊绳的拉力大小为故A错误；B．钢圆筒以大小为a的恒定加速度竖直向下减速运动时，根据牛顿第二定律每根起吊绳的拉力大小为故B正确；CD．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，无论起吊绳长或短，所有起吊绳对钢圆筒的总作用力总是故CD错误。故选B。10．（2024·浙江·一模）如图，一直梯斜靠在竖直光滑墙壁，人站在梯子上，缓慢爬到梯子的顶端，关于此过程，直梯受力情况（）

A．地面对直梯的支持力是由于直梯发生形变产生的B．地面对直梯的作用力始终沿直梯向上C．人站的位置越高，直梯受到地面的摩擦力越大D．竖直墙壁对直梯的作用力保持不变【考向】平衡问题的动态分析【答案】C【详析】A．地面对直梯的支持力是由于地面发生形变而产生的，故A错误；B．地面对直梯的支持力垂直地面向上，而地面对直梯的静摩擦力平行地面向左，则根据力的合成可知，地面对直梯的作用力斜向左上方，故B错误；CD．对人和梯子整体受力分析如图所示

整体受重力、竖直墙壁的支持力、地面的支持力和地面的摩擦力，图中为与的合力，根据共点力平衡条件可知，、和三力平衡，三个力的延长线交于一点O，人站在梯子上，缓慢爬到梯子的顶端的过程中，梯子和人整体的重心大致向左上移动，则三力交汇点O水平向左平移，则可知F与竖直方向的夹角增大，设该夹角为，而F在竖直方向的分量始终与重力G平衡，即始终有显然，夹角增大，力F必然增大，而力F的水平分量则可知地面对直梯的摩擦力增大，而水平方向始终有由此可知，人站的位置越高，直梯受到地面的摩擦力越大，竖直墙壁对直梯的作用力越大，故C正确，D错误。故选C。11．（2024·浙江·二模）燃气灶支架有很多种规格和款式。如图所示，这是a、b两款不同的燃气灶支架，它们都是在一个圆圈底座上等间距地分布有五个支架齿，每一款支架齿的简化示意图在对应的款式下方。如果将含有食物的球面锅置于两款支架上，假设锅和锅内食物的总重量总是维持不变，则（）A．如果锅的尺寸越大，则a款每个支架齿受到的压力越大B．如果锅的尺寸越大，则a款每个支架齿受到的压力越小C．如果锅的尺寸越大，则b款每个支架齿受到的压力越大D．如果锅的尺寸越大，则b款每个支架齿受到的压力越小【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】D【详析】AB．因为a款支架与球面锅的接触点的弹力始终垂直于支架的斜面，方向不变，设每个支架齿对锅的支持力与竖直方向的夹角为，锅静止，根据平衡条件可得故锅的尺寸越大，a款每个支架齿受到的压力不变，故AB错误；CD．因为b款支架与球面锅的接触点的弹力始终垂直于公切面，故锅的尺寸越大，b款每个支架齿对锅的支持力与竖直方向的夹角变小，由力的分解的知识可知b款每个支架齿受到的压力越小，故C错误，D正确。故选D。考点02整体法与隔离法的应用12．（2024·浙江金华·三模）新春佳节，大街小巷总会挂起象征喜庆的中国红灯笼。如图所示，由4根等长轻质细绳AB、BC、CD、DE悬挂起3盏质量相等的灯笼，绳两端的结点A、E等高，AB绳与竖直方向的夹角为，绳中张力大小为；BC绳与竖直方向的夹角为，绳中张力大小为，则（）A．B．若将悬挂点A往E靠近少许，的大小保持不变C．若在C处再增加一盏质量较大的灯笼，平衡时可能等于D．若在B、D处各增加一盏质量较大的灯笼，平衡时可能等于90°【考向】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题平衡问题的动态分析【答案】A【详析】A．由对称性可知AB绳和DE绳张力大小相等，大小为。对三个灯笼的整体分析可知同理，对中间的灯笼受力分析，可得联立，可得因为所以故A正确；B．若将悬挂点A往E靠近少许，则减小，由可知的大小减小。故B错误；C．对结点B受力分析，有，联立，解得若在C处再增加一盏质量较大的灯笼，平衡时不可能等于。故C错误；D．若在B、D处各增加一盏质量较大的灯笼，假设平衡时等于90°，则对结点C受力分析，如图可知其受力不平衡。所以假设不成立。故D错误。故选A。考点03动态平衡及极值问题13．（2024·浙江台州·二模）如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳下端连接的灯笼处于静止状态。现在灯笼受到垂直纸面的恒定风力作用重新静止，两个轻环始终静止，则（）A．杆对A环的力不变B．杆对B环的弹力不变C．A环对杆的摩擦力变大D．与B环相连的细绳对灯笼的拉力变小【考向】平衡问题的动态分析牛顿第三定律【答案】C【详析】两个轻环始终静止，说明两根绳子和横杆的夹角不变。ABD．初始状态，两细绳拉力的合力与灯笼的重力等大，灯笼受到垂直纸面的恒定风力作用重新静止后，重力与风力的合力等于此时两细绳拉力的合力，即两细绳拉力的合力变大，则两细绳的拉力均变大，杆对A环的力变大，杆对B环的弹力变大，故ABD错误；C．杆对A环的摩擦力与细绳对A环的拉力沿杆方向的分力等大，则杆对A环的摩擦力变大，根据牛顿第三定律，A环对杆的摩擦力变大，故C正确。故选C。14．（2024·浙江宁波·二模）如图，质量为m的小球用一轻绳竖直悬吊于O点。现用一光滑的金属挂钩向右缓慢拉动轻绳至虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是（）A．钩子对绳的作用力始终不变B．挂钩与O点间的绳子拉力先变大后变小C．绳子对挂钩的作用力方向始终水平向左D．钩子对绳的作用力大小不可能等于【考向】平衡问题的动态分析【答案】D【详析】ABC．由于缓慢拉动，所以对于小球来说处于平衡态，即绳子上的拉力与小球的重力大小相等，由于同一个绳子所以绳子在金属挂钩两侧的拉力相同，都为mg，用一光滑的金属挂钩向右缓慢拉动轻绳至虚线位置，绳子两侧的夹角减小，由平行四边形定则可知，合力变大，且绳子对钩子的作用力的合力方向为左下方，即绳对钩子的作用逐渐增大，由牛顿第三定律可知，钩子对绳的作用力变大，故ABC错误；D．钩子两侧轻绳之间的夹角的最小值为90°，因此此时两根绳子的合力最大为即钩子对绳的作用力大小不可能等于，故D项正确。故选D。15．（2024·浙江·三模）一架质量为m的直梯斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，直梯处于静止状态，与水平地面夹角为。则下列说法正确的是（  ）A．直梯对地面的作用力大小为mgB．地面对直梯的作用力大小为C．墙壁对直梯的作用力与直梯对墙壁的作用力是一对平衡力D．减小角，若直梯仍能保持平衡，则地面对直梯的支持力不变【考向】平衡问题的动态分析【答案】D【详析】D．地面对梯子的支持力N与重力mg平衡，与夹角无关，减小角，直梯仍能平衡，则地面对梯子的支持力N不变，故D正确；A．直梯受地面竖直向上的支持力N和水平向左的摩擦力f，则地面对直梯的作用力大小为根据牛顿第三定律，直梯对地面的作用力大小故A错误；B．由于墙壁光滑，直梯受竖直向下的重力、地面竖直向上的的支持力、墙壁水平方向的支持力、地面水平方向的静摩擦力共四个力，若直梯受地面的作用力则F方向沿直梯的方向，直梯将会以O点为圆心在mg、N1的作用下旋转，所以地面对直梯的作用力大小不可能为，故B错误；C．墙壁对直梯的作用力与直梯对墙壁的作用力是一对作用力与反作用力，故C错误。故选D。16．（2024·浙江金华·三模）如图所示，甲，乙两柱体的截面分别为半径均为R的圆和半圆，甲的右侧顶着一块竖直的挡板。若甲和乙的质量相等，柱体的曲面和挡板可视为光滑，开始两圆柱体柱心连线沿竖直方向，将挡板缓慢地向右移动，直到圆柱体甲刚要落至地面为止，整个过程半圆柱乙始终保持静止，那么半圆柱乙与水平面间动摩擦因数的最小值为（

）A． B． C． D．【考向】动态平衡问题中的极值问题【答案】A【详析】分析可知，只要摩擦力最大时刚好不滑动，此时对应的摩擦因数最小。整体分析有，设与水平面的夹角，对甲，由平衡条件得联立解得可知角越小，f越大，由几何关系得，最小为。则解得故选A。专题01力与物体的平衡1.考情分析考点要求考题统计物体的受力分析及静态平衡2023•浙江•高考真题、2023•浙江•高考真题、2023•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题、2020•浙江•高考真题、2020•浙江•高考真题整体法与隔离法的应用2024•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题、2022•浙江•高考真题动态平衡及极值问题2022•浙江•高考真题2.试题情境：生活中的摩擦力的应用，索桥、千斤顶、刀、木楔的工作原理（如2024·浙江1月选考·T6，2023·浙江1月选考·T2，2023·浙江6月选考·T6）3.常见问题模型：探究弹簧弹力与形变量的关系，探究两个互成角度的力的合成规律，共点力平衡条件及应用，平衡中的临界问题。（如2023·浙江6月选考·T17）4.命题方向：本章作为基础知识中的热点内容，在独立命题时，强调以轻绳、杆、弹簧等为基础模型，并以连接体和叠加体为载体进行深入探究。这不仅要求我们结合日常生活中的实例进行受力分析，还要求我们分析动态平衡问题，同时，本章节多以选择题的形式出现，检验学生的应用能力和理解深度。5.备考策略：本部分是高中物理学习中不可或缺的基石，涵盖了众多重要的思想方法。这些方法的应用不仅广泛涉及高中物理的各个领域，而且对于培养学生的物理思维至关重要。因此，对于本章的学习，我们必须给予充分的重视，并确保对这些知识点有深入的理解和掌握。在备考的过程中，我们需要深入理解力以及力的运算法则，学会正确地进行受力分析。同时，我们还要能够熟练地运用力的平衡的各种表达形式来解决具体问题，并在此过程中形成清晰的解决物理问题的基本思路。对于连接体问题和动态平衡问题的研究，我们应当学会如何选择研究对象，即整体法与隔离法的灵活运用，以提升解题效率。在处理物体受到不同数量力作用的平衡问题时，我们也需要挑选合适平衡条件以便快捷地解决问题。熟练掌握临界极值法、函数法、图像法、整体法、隔离法等解题技巧，并尝试将生活中的平衡现象与所学知识相联系，以增强运用物理知识解决现实问题的能力。考点01物体的受力分析及静态平衡1．（2023·浙江·高考真题）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．，【考点】直接合成法解决三力平衡问题【答案】D【详析】对光滑圆柱体受力分析如图

由题意有，故选D。2．（2023·浙江·高考真题）在足球运动中，足球入网如图所示，则（）

A．踢香蕉球时足球可视为质点 B．足球在飞行和触网时惯性不变C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D．触网时足球对网的力大于网对足球的力【考点】质点

分析物体受到几个力作用

牛顿第三定律

惯性【答案】B【详析】A．在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，故A错误；B．惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B正确；C．足球在飞行时脚已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故C错误；D．触网时足球对网的力与网对足球的力是相互作用力，大小相等，故D错误。故选B。3．（2023·浙江·高考真题）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，墙壁对足球的支持力为，则（）A． B．C． D．【考点】正交分解法解共点力平衡【答案】C【详析】对网兜和足球受力分析，设轻绳与竖直墙面夹角为θ，由平衡条件可知，故选C。4．（2022·浙江·高考真题）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（）A．水桶自身重力的大小B．水管每秒出水量的大小C．水流对桶撞击力的大小D．水桶与水整体的重心高低【考点】判断物体重心的移动【答案】D【详析】水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，故选D。5．（2020·浙江·高考真题）如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（）A．受到的重力大小为 B．受到的合力大小为C．对球面的压力大小为 D．对球面的作用力大小为【考点】重力的概念、大小和方向

牛顿第三定律

平衡状态的定义及条件【答案】D【详析】A．工作人员的质量为，则工作人员受到的重力A错误；B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，B错误；C．工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于，C错误；D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力满足再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为D正确。故选D。6.（2020·浙江·高考真题）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（）A． B．C． D．【考点】分析物体受到几个力作用【答案】A【详析】由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意。故选A。考点02整体法与隔离法的应用7．（2024·浙江·高考真题）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。已知小球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．，【考点】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】D【详析】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，解得故选D。8．（2022·浙江·高考真题）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，一重为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【考点】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】B【详析】设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得解得以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为B正确，ACD错误；故选B。9．（2022·浙江·高考真题）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（）A．Q对P的磁力大小等于B．P对Q的磁力方向竖直向下C．Q对电子秤的压力大小等于＋FD．电子秤对Q的支持力大小等于＋【考点】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】D【详析】AB．由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于，选项AB错误；CD．对PQ的整体受力分析，竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于＋，即Q对电子秤的压力大小等于＋，选项C错误，D正确。故选D。考点03动态平衡及极值问题10．（2022·浙江·高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（）A．轻绳的合拉力大小为B．轻绳的合拉力大小为C．减小夹角，轻绳的合拉力一定减小D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小【考点】正交分解法解共点力平衡

平衡问题的动态分析【答案】B【详析】AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知，，联立解得故A错误，B正确；C．拉力的大小为其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；D．摩擦力大小为可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误；故选B。考点01物体的受力分析及静态平衡1．（2024·浙江嘉兴·一模）如何堆放重物件常是建筑工人需要考虑的问题。如图所示，重杆可绕轴在竖直平面内自由转动，使杆压在置于水平地面的光滑圆柱体上，又使圆柱体紧靠在竖直档板上而保持平衡。已知杆与水平地面的倾角为，杆的质量为，圆柱体的质量为，杆与圆柱体在接触点处的作用力为，则档板对圆柱体的作用力为（）A． B．C． D．【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】A【详析】根据题意可知，杆对圆柱体的作用力大小为，圆柱体受力分析如图所示水平方向根据平衡条件可得故选A。2．（2024·浙江湖州·二模）图甲是传统民居建筑材料瓦片，相同的质量为m的瓦片紧靠在一起静止竖直叠放在水平地面上如图乙所示。下方瓦片的受力点均在其顶端，则瓦片（）A．4右端对地面的压力比左端的大B．5右端受到的支持力是2右端受到支持力的2倍C．4顶端受到的压力大小为mgD．5左端对地面的压力为【考向】利用平衡推论求力牛顿第三定律【答案】D【详析】分别对6个瓦片受力分析如图所示（仅画出瓦片1）由平衡条件和牛顿第三定律可得A．根据牛顿第三定律，4右端对地面的压力与左端的一样大，均等于故A错误；B．5右端受到的支持力是2右端受到支持力的关系为故B错误；C．根据牛顿第三定律，4顶端受到的压力大小为故C错误；D．根据牛顿第三定律，5左端对地面的压力为故D正确。故选D。3．（2024·浙江·模拟预测）用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为，细线c水平。则（）A． B．C． D．不能确定【考向】整体法与隔离法结合处理物体平衡问题【答案】C【详析】ABC．将两小球看作一个整体，对整体受力分析，如图所示根据平衡条件可得，联立得，联立可得故AB错误，C正确；D．对2小球隔离分析，利用平衡条件可得则细线b对小球2和小球1的拉力都为，故D错误。故选C。4．（2024·浙江·一模）如图所示，两相同光滑斜面体放置在粗糙水平面上，两斜边紧靠且垂直，左侧斜面体与水平面的夹角。一轻质细杆AB穿有质量为m的小球C，将杆水平置于两斜面体之间，系统恰好处于平衡状态。则（

）A．左侧斜面对杆AB的支持力为B．右侧斜面体受到地面的摩擦力为C．保持细杆水平，减小倾角，两斜面体对杆的作用力增大D．保持细杆水平，缩短长度，两斜面体受到的摩擦力均减小【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】B【详析】A．对细杆受力分析，如图所示根据几何关系可知左侧斜面对杆AB的支持力为右侧斜面对杆AB的支持力为故A错误；B．根据牛顿第三定律，杆AB对右侧斜面的压力为，其水平分力为根据平衡条件可知右侧斜面体受到的摩擦力为，故B正确；C．对细杆受力分析，两斜面体对杆的作用力与小球重力平衡，大小为，恒定不变，故C错误；D．保持细杆水平，缩短长度，细杆平行下移，细杆及两斜面受力情况不变，则两斜面体受到的摩擦力均不变，故D错误。故选B。5．（2024·浙江温州·三模）现代家居常用吊篮美化室内环境。如图所示，三根等长的轻质铁链对称地悬挂在吊篮架上，另一端接在一起，悬挂在支架上。已知吊篮、花和花盆的总质量为3m。下列说法正确的是（）A．每根铁链的拉力均为mgB．给花浇水后支架对墙面的作用力变大C．改变铁链的长度，铁链的拉力大小不变D．吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】B【详析】A．设每根绳子和竖直方向的夹角为，则有解得A错误；B．对支架、吊篮、花盆整体进行受力分析可知，给花浇水后整体重力变大，故支架对墙面的作用力变大，B正确；C．由可知改变铁链的长度，每根绳子和竖直方向的夹角为发生改变，则铁链的拉力大小改变，C错误；D．吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对平衡力，D错误。故选B。6．（2024·浙江·模拟预测）如图所示，在水平路面上匀速直线行驶的汽车内，一个手机通过吸盘式支架固定在倾斜的前挡风玻璃上。若吸盘和玻璃间的空气已被排空，则手机和支架（）

A．共受3个力作用B．共受4个力作用C．受前挡风玻璃的作用力方向一定竖直向上D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定竖直向上【考向】分析物体受到几个力作用【答案】B【详析】AB．手机和支架受到重力、大气压力、玻璃的弹力和玻璃的摩擦力，共4个力，故选项A错误，选项B正确；C．挡风玻璃给支架的作用力为弹力和摩擦力的合力，与大气压力和重力的合力等大反向，不可能竖直向上，故选项C错误；D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定是与玻璃相切，不可能竖直向上，故选项D错误。故选B。7．（2024·浙江·模拟预测）如图所示，一个重为10N的小球O被夹在两光滑斜面间，斜面AB和AC与水平面的夹角分别为60°和30°，下列说法正确的是（）

A．斜面AB对小球的弹力是由小球的形变产生的B．斜面AB对小球的弹力为5NC．斜面AC对小球的弹力为10ND．保持斜面AB倾角不变，缓慢增大斜面AC倾角，斜面AB对小球的弹力不变【考向】直接合成法解决三力平衡问题平衡问题的动态分析弹力定义及产生条件【答案】B【详析】A．斜面对小球的弹力是由斜面的形变产生的，A错误；BC．画出受力分析图如图

根据受力分析图可得，B正确，C错误；D．画出力的动态变化图，如图FC按照箭头方向变化，则FB在逐渐增大，D错误。故选B。8．（2024·浙江·模拟预测）如图所示是一个“”形玩具支架，其底板置于水平桌面上，顶部固定一磁铁A。铅笔尾部套一环形磁铁B后，置于A的正下方。铅笔保持竖直状态，且笔尖没有离开水平底板。若铅笔与B之间的最大静摩擦力大于铅笔的铅笔重力，则（

）A．铅笔受到2个力的作用B．A的下端和B的上端是同名磁极C．底板对铅笔的支持力和铅笔的重力是一对平衡力D．桌面对底板的支持力大小等于支架、铅笔和两磁铁的总重【考向】利用平衡推论求力【答案】D【详析】A．铅笔可能受到重力、支持力、磁铁B的静摩擦力3个力的作用，故A错误；B．无法判断A的下端和B的上端的极性，故B错误；C．底板对铅笔的支持力与摩擦力的矢量和与铅笔的重力是一对平衡力，故C错误；D．对整体分析可知，桌面对底板的支持力大小等于支架、铅笔和两磁铁的总重，故D正确。故选D。9．（2024·浙江金华·模拟预测）如图甲所示，是深插钢圆筒快速成岛技术，即起重船吊起巨型钢圆筒插入海床固定，然后在中间填土形成人工岛。如图乙所示，每个钢圆筒的半径为R，质量为m，由4根长度均为4R的特制起吊绳通过液压机械抓手连接在钢圆筒边缘的8个等分点处，每根绳的中点挂在挂钩上（图乙中仅画出一根起吊绳）。不考虑起吊绳和机械抓手的重力，已知重力加速度为g，则（

）A．钢圆筒竖直向上匀速运动时，每根起吊绳的拉力大小为B．钢圆筒以大小为a的恒定加速度竖直向下减速运动时，每根起吊绳的拉力大小为C．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，无论起吊绳长或短，所有起吊绳对钢圆筒的总作用力总是mgD．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，如果起吊绳越短，则所有起吊绳对钢圆筒的总作用力越大【考向】直接合成法解决三力平衡问题【答案】B【详析】A．设每根起吊绳与竖直方向的夹角为，每根绳的中点挂在挂钩上，钢圆筒竖直向上匀速运动时，根据平衡条件有根据几何关系有每根起吊绳的拉力大小为故A错误；B．钢圆筒以大小为a的恒定加速度竖直向下减速运动时，根据牛顿第二定律每根起吊绳的拉力大小为故B正确；CD．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，无论起吊绳长或短，所有起吊绳对钢圆筒的总作用力总是故CD错误。故选B。10．（2024·浙江·一模）如图，一直梯斜靠在竖直光滑墙壁，人站在梯子上，缓慢爬到梯子的顶端，关于此过程，直梯受力情况（）

A．地面对直梯的支持力是由于直梯发生形变产生的B．地面对直梯的作用力始终沿直梯向上C．人站的位置越高，直梯受到地面的摩擦力越大D．竖直墙壁对直梯的作用力保持不变【考向】平衡问题的动态分析【答案】C【详析】A．地面对直梯的支持力是由于地面发生形变而产生的，故A错误；B．地面对直梯的支持力垂直地面向上，而地面对直梯的静摩擦力平行地面向左，则根据力的合成可知，地面对直梯的作用力斜向左上方，故B错误；CD．对人和梯子整体受力分析如图所示

整体受重力、竖直墙壁的支持力、地面的支持力和地面的摩擦力，图中为与的合力，根据共点力平衡条件可知，、和三力平衡，三个力的延长线交于一点O，人站在梯子上，缓慢爬到梯子的顶端的过程中，梯子和人整体的重心大致向左上移动，则三力交汇点O水平向左平移，则可知F与竖直方向的夹角增大，设该夹角为，而F在竖直方向的分量始终与重力G平衡，即始终有显然，夹角增大，力F必然增大，而力F的水平分量则可知地面对直梯的摩擦力增大，而水平方向始终有由此可知，人站的位置越高，直梯受到地面的摩擦力越大，竖直墙壁对直梯的作用力越大，故C正确，D错误。故选C。11．（2024·浙江·二模）燃气灶支架有很多种规格和款式。如图所示，这是a、b两款不同的燃气灶支架，它们都是在一个圆圈底座上等间距地分布有五个支架齿，每一款支架齿的简化示意图在对应的款式下方。如果将含有食物的球面锅置于两款支架上，假设锅和锅内食物的总重量总是维持不变，则（）A．如果锅的尺寸越大，则a款每个支架齿受到的压力越大B．如果锅的尺寸越大，则a款每个支架齿受到的压力越小C．如果锅的尺寸越大，则b款每个支架齿受到的压力越大D．如果锅的尺寸越大，则b款每个支架齿受到的压力越小【考向】正交分解法解共点力平衡【答案】D【详析】AB．因为a款支架与球面锅的接触点的弹力始终垂直于支架的斜面，方向不变，设每个支架齿对锅的支持力与竖直方向的夹角为，锅静止，根据平衡条件可得故锅的尺寸越大，a款每个支架齿受到的压力不变，故AB错误；CD．因为b款支架与球面锅的接触点的弹力始终垂直于公切面，故锅的尺寸越大，b款每个支架齿对锅的支持力与竖直方向的夹角变小，由力的分解的知识可知b款每个支架齿受到的压力越小，故C错误，D正确。故选D。考点02整体法与隔离法的应用12．（2024·浙江金华·三模）新春佳节，大街小巷总会挂起象征喜庆的中国红灯笼。如图所示，由4根等长轻质细绳AB、BC、CD、