高考物理复习专题演练 专题三 受力分析共点力的平衡(含两年高考一年模拟)

第二章相互作用练案[6] 第3讲受力分析共点力的平衡一、选择题(本题共13小题，1～9题为单选，10～13题为多选)1．(2023·浙江高三阶段练习)如图所示，在倾斜的滑杆上套一个质量为m的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体，在圆环沿滑杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向，则( B )A．环只受三个力作用B．环一定受四个力作用C．物体做匀加速运动D．悬绳对物体的拉力小于物体的重力[解析]悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向，可知整体沿斜面向下做匀速运动，受力平衡，则环受重力、细绳的拉力、滑杆对圆环的支持力和摩擦力，共4个力作用，B正确，AC错误；因物体受力平衡，可知悬绳对物体的拉力等于物体的重力，D错误。

2．(2023·广东高三专题练习)救援机器人的手臂前端装有铁夹。

在某次救援活动中，救援机器人用铁夹抓着两个重力都为G的水泥制品，使之保持静止状态，铁夹与水泥制品及水泥制品间的接触面竖直，如图所示。

若水泥制品受铁夹的最小压力为N时，才能使水泥制品不滑出铁夹，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则( D )A．两水泥制品间动摩擦因数G 2NB ．两水泥制品间动摩擦因数可以求出C ．铁夹与水泥制品间动摩擦因数G 2ND ．铁夹与水泥制品间动摩擦因数G N[解析]对水泥制品整体分析可知2F f ＝2G ，则F f ＝G ，对单个的水泥制品分析可知，两水泥制品之间的摩擦力F ′f ＝0，则两水泥制品间动摩擦因数无法求出，A 错误，B 错误；铁夹与水泥制品间动摩擦因数μ＝F f N ＝G N ，C 错误，D 正确。

3．(2022·湖北黄冈中学二模)如图所示，水平地面上叠放着矩形物体A 和B ，细线一端连接A ，另一端跨过光滑定滑轮连接着物体C ，A 、B 、C 均静止。

下列说法正确的是( D )A ．A 可能受到三个力作用B ．B 可能受到四个力作用C ．适当减小C 的质量后，A 、B 、C 仍静止在原位置，则A 对B 的摩擦力不变D ．适当减小C 的质量后，A 、B 、C 仍静止在原位置，B 对地面的压力增大[解析]物体A 受力分析如图共受到四个力，故A 错误；物块B受力分析如图共受到五个力，故B错误；适当减小C的质量后，A、B、C仍静止在原位置，可知T减小，θ不变，由F fA＝T cos θ，可知，则B对A的摩擦力减小，则A对B的摩擦力减小；因为F NA ＝m A g－T sin θ，F NB＝F′NA＋m B g，T减小，θ不变，可知适当减小C的质量后，A、B、C仍静止在原位置，B对地面的压力增大，故C错误，D正确。

2021年高考物理一轮复习必热考点整合回扣练专题（07）受力分析共点力的平衡（解析版）考点一受力分析整体法与隔离法的应用1．受力分析的一般步骤2．受力分析的三个常用判据(1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件．(2)效果判据：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力．(3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在．3．整体法与隔离法题型【典例1】如图所示，传送带沿逆时针方向匀速转动．小木块a、b用细线连接，用平行于传送带的细线拉住a，两木块均处于静止状态．关于木块受力个数，正确的是()A．a受4个，b受5个B．a受4个，b受4个C．a受5个，b受5个D．a受5个，b受4个【答案】D【解析】先分析木块b的受力，木块b受重力、传送带对b的支持力、沿传送带向下的滑动摩擦力、细线的拉力，共4个力；再分析木块a的受力，木块a受重力、传送带对a的支持力、沿传送带向下的滑动摩擦力及上、下两段细线的拉力，共5个力，故D正确．【变式1】(多选)如图所示，A、B两物体在竖直向上的力F作用下静止，A、B接触面水平，则A、B两个物体的受力个数可能为()A．A受2个力、B受3个力B．A受3个力、B受3个力C．A受4个力、B受3个力D．A受4个力、B受5个力【答案】AC【解析】A、B两物体都处于平衡状态，若A与斜面刚好没有接触，则A受2个力作用(重力、B对A的支持力)，B受3个力作用(重力、A对B压力、外力F)，选项A正确；若A与斜面相互挤压且处于静止状态，则A受4个力作用(重力、B对A的支持力、斜面对A的压力、斜面对A的摩擦力)，B受3个力作用(重力、A对B压力、外力F)，选项C正确，B、D错误．【提分笔记】受力分析的基本技巧(1)要善于转换研究对象，尤其是对于摩擦力不易判定的情形，可以先分析与之相接触、受力较少的物体的受力情况，再应用牛顿第三定律判定．(2)假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法．题型2整体法的应用【典例2】轻质弹簧A的两端分别连在质量为m1和m2的小球上，两球均可视为质点．另有两根与A完全相同的轻质弹簧B、C的一端分别与两个小球相连，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牵住，如图所示．适当调节手的高度与用力的方向，保持B弹簧轴线跟竖直方向夹角为37°不变(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．当弹簧C的拉力最小时，B、C两弹簧的形变量之比为()A．1∶1 B．3∶5C．4∶3D．5∶4【答案】C【解析】以两球整体为研究对象，受力分析如图所示，由合成法知当C弹簧与B弹簧垂直时施加的拉力最小，由几何关系知T B∶T C＝4∶3，故选C.【变式2】在机场和海港，常用输送带运送旅客的行李和货物，如图所示，甲为水平输送带，乙为倾斜输送带，当行李箱m随输送带一起匀速运动时，不计空气阻力，下列几种判断中正确的是()A．甲、乙两种情形中的行李箱都受到两个力作用B．甲、乙两种情形中的行李箱都受到三个力作用C．情形甲中的行李箱受到两个力作用，情形乙中的行李箱受到三个力作用D．情形甲中的行李箱受到三个力作用，情形乙中的行李箱受到四个力作用【答案】C【解析】对甲上的行李受力分析知，其不受摩擦力作用，只受重力和弹力两个力的作用；对乙上的行李受力分析知，其受沿斜面向上摩擦力、重力和弹力三个力的作用，所以选项C正确．【提分笔记】受力分析的4个易错点1．不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆．2．每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有．3．合力和分力不能重复考虑．4．对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出．题型3整体法与隔离法的综合应用【典例3】(多选)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上．关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是()A．A一定受到四个力B．B可能受到四个力C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．A与B之间一定有摩擦力【答案】AD【解析】对A、B整体受力分析，如图甲所示，整体受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，C错误；对B受力分析如图乙所示，其受到重力、A对B 的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B只能受到三个力，B错误；对A受力分析，如图丙所示，受到重力、推力、B对A的弹力和摩擦力，共四个力，A、D正确．【变式3】如图所示，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态．若将a与b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示．则()A．f1＝0，f2≠0，f3≠0 B．f1≠0，f2＝0，f3＝0C．f1≠0，f2≠0，f3＝0 D．f1≠0，f2≠0，f3≠0【答案】C【解析】首先对整个系统进行受力分析可知，整个系统相对地面没有相对运动趋势，故f3＝0；再将a和b 看成一个整体，a、b整体有相对斜面向下运动的趋势，故b与P之间有摩擦力，即f2≠0；再对a进行受力分析，a相对于b有向下运动的趋势，故a和b之间存在摩擦力作用，即f1≠0，选项C正确．【提分笔记】整体法和隔离法的使用技巧(1)当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法．(2)在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法．(3)整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．考点二动态平衡问题的处理方法1．动态平衡动态平衡就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡．2．常用法解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式；(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化；(2)确定未知量大小、方向的变化相似三角形法(1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式；(2)确定未知量大小的变化情况题型1解析法的应用【典例4】(多选)如图所示，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α⎝⎛⎭⎫α>π2.现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变．在OM由竖直被拉到水平的过程中()A．MN上的张力逐渐增大B．MN上的张力先增大后减小C．OM上的张力逐渐增大D．OM上的张力先增大后减小【答案】AD【解析】设重物的质量为m，绳OM中的张力为T OM，绳MN中的张力为T MN.开始时，T OM＝mg，T MN＝0.由于缓慢拉起，则重物一直处于平衡状态，两绳张力的合力与重物的重力mg等大、反向．如图所示，已知角α不变，在绳MN缓慢拉起的过程中，角β逐渐增大，则角α－β逐渐减小，但角θ不变，在三角形中，利用正弦定理得T OMsinα－β＝mgsin θ，(α－β)由钝角变为锐角，则T OM先增大后减小，选项D正确；同理知T MNsin β＝mgsin θ，在β由0变为π2的过程中，T MN一直增大，选项A正确．【变式4】如图所示，人的质量为M，物块的质量为m，且M>m，若不计绳与滑轮的摩擦，则当人拉着绳向右跨出一步后，人和物仍保持静止，则下列说法中正确的是()A．人受到的合力变大B．绳子上的张力增大C．地面对人的摩擦力增大D．人对地面的压力减小【答案】C【解析】人向右跨出一步后仍静止，由平衡条件知，人所受的合力为零．故人所受的合力不变，选项A错误；人向右跨出一步后物块仍静止，对物块由平衡条件知，绳子上的张力F＝mg，故绳子上的张力不变，选项B错误；设绳与水平方向的夹角为θ，由平衡条件得，地面对人的摩擦力f＝F cos θ，人向右跨出一步，θ减小，cos θ增大，故f增大，选项C正确；由平衡条件得，人受到的支持力F N＝mg－F sin θ，θ减小，sin θ减小，故F N增大，由牛顿第三定律知，人对地面的压力增大，选项D错误．【提分笔记】解决动态平衡问题的方法(一)——解析法确定研究对象，并对研究对象进行受力分析．再根据物体的平衡条件列式求解，得到已知量和未知量的关系表达式，最后根据已知量的变化求未知量的变化．题型2图解法的应用【典例5】在新疆吐鲁番的葡萄烘干房内，果农用图示支架悬挂葡萄．OA、OB为承重的轻杆，A、O、B 始终在同一竖直平面内，OA可绕A点自由转动，OB与OA通过铰链连接，可绕O点自由转动，且OB的长度可调节．现将新鲜葡萄用细线悬挂于O点，保持OA不动．调节OB的长度让B端沿地面上的AB连线向左缓慢移动，OA杆所受作用力大小为F1，OB杆所受的作用力大小为F2，∶AOB由锐角变为钝角的过程中，下列判断正确的是()A．F1逐渐变大，F2先变小后变大B．F1先变小后变大，F2逐渐变大C．F1逐渐变小，F2逐渐变小D．F1逐渐变大，F2逐渐变大【答案】A【解析】由题可知，保持OA的位置不变，以O点为研究对象进行受力分析，受到细线的拉力(等于葡萄的重力)和两杆的支持力，如图所示，OB杆的支持力F2与OA杆的支持力F1的合力与细线的拉力等大、反向，当OB杆向左移动而OA位置不变时，各力的变化情况如图所示，由图可知，F1逐渐增大，F2先减小再增大，当OB与OA相互垂直时，F2最小，故A正确．【变式5】(多选)如图，一个轻型衣柜放在水平地面上，一条光滑轻绳两端分别固定在两侧顶端A、B上，再挂上带有衣服的衣架．若保持绳长和左端位置点不变，将右端依次改在C点或D点后固定，衣柜一直不动，下列说法正确的是()A．若改在C点，绳的张力相等且变小B．若改在D点，衣架两侧绳的张力不相等C．若改在D点，衣架两侧绳的张力相等且不变D．若改在C点，衣柜对地面的压力将会增大【答案】AC【解析】对衣架受力分析如图所示，设绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子张力为F T ，衣服的质量为m ，轻绳长为l ，衣柜宽度为d ，根据共点力的平衡条件可得2F T cos θ＝mg ，若改在C 点，两侧绳的张力相等，绳子与竖直方向的夹角θ变小，则绳的张力变小，选项A 正确；若改在D 点，衣架两侧绳的张力仍相等，因为绳长不变，根据几何关系可知sin θ＝d l，当绳子右端上下移动过程中，绳子与竖直方向的夹角θ不变，则根据2F T cos θ＝mg 可知，绳子拉力不变，选项B 错误，C 正确；对图中整体受力分析可知，地面对衣柜的支持力等于整体的重力，则衣柜对地面的压力等于整体的重力，故衣柜对地面的压力不变，选项D 错误．【提 分 笔 记】解决动态平衡问题的方法(二)——图解法第1步—⎪⎪⎪根据已知条件，画出力的平行四边形或三角形，以及力发生变化引起边、角变化后的多个平行四边形或三角形. ∶ 第2步—⎪⎪⎪根据边长的变化判断力的大小的变化，根据边的方向的变化或根据角的变化判断力的方向的变化. 题型3 相似三角形法的应用【典例6】 如图所示，竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架(AB 为直径)，支架上套着一个小球，轻绳的一端P 悬于墙上某点，另一端与小球相连．已知半圆形支架的半径为R ，轻绳长度为L ，且R <L <2R .现将轻绳的上端点P 沿墙壁缓慢下移至A 点，此过程中轻绳对小球的拉力F 1及支架对小球的支持力F 2的大小变化情况为 ( )A．F1和F2均增大B．F1保持不变，F2先增大后减小C．F1先减小后增大，F2保持不变D．F1先增大后减小，F2先减小后增大【答案】A【解析】小球受重力、绳的拉力和支架提供的支持力，由于平衡，三个力可以构成矢量三角形，如图所示，根据平衡条件，该矢量三角形与几何三角形POC相似，故GPO＝F1L＝F2R，解得F1＝LPO G，F2＝RPO G，当P点下移时，PO减小，L、R不变，故F1增大，F2增大，A正确．【变式6】(多选)如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球和斜面及挡板间均无摩擦，当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中()A．斜面对球的支持力逐渐增大B．斜面对球的支持力逐渐减小C．挡板对小球的弹力先减小后增大D．挡板对小球的弹力先增大后减小【答案】BC【解析】对小球分析知，小球受到重力mg、斜面的支持力F N1和挡板的弹力F N2，平移到一个矢量三角形中，如图．当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中，小球的合力为零，根据平衡条件得知，F N1和F N2的合力与重力mg大小相等、方向相反，作出小球在三个不同位置力的合成图，由图看出，斜面对球的支持力F N1逐渐减小，挡板对小球的弹力F N2先减小后增大，当F N1和F N2垂直时，弹力F N2最小，故选项B、C正确，A、D错误．【变式7】如图所示是竖直面内一个光滑的圆形框架，AB是它的一条竖直直径，O点为其圆心．弹簧的一端连在A点，另一端连着一个质量为m的小套环，换用不同的弹簧，套环可静止于框架上不同的位置，对应的θ角也就会不同，则在套环从图示位置下移到θ角接近90°的过程中，框架对套环的弹力F N和弹簧对套环的弹力F的变化情况是()A．F N减小B．F N增大C．F减小D．F增大【答案】C【解析】对套环进行受力分析，受重力、框架的支持力、弹簧的弹力，构建力的矢量三角形，利用力三角形和几何三角形相似得mgOA＝FAC＝F NOC，故框架弹力F N不变、弹簧弹力F变小，C正确．|提分笔记|解决动态平衡问题的方法(三)——相似三角形法如果物体受到三个力的作用处于平衡状态，其中一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，且题目给出了相应的几何关系时，可以用力三角形和几何三角形相似的方法．(1)根据已知条件画出力的三角形，并找到与之对应的几何三角形，利用三角形相似列出对应边比例式．(2)确定未知量大小的变化情况．考点三平衡问题中的临界、极值问题1．临界问题当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述．2．极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．3．解决极值问题和临界问题的方法(1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；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．(2)数学分析法：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(画出函数图象)，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)．(3)物理分析方法：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，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值．题型1临界问题的分析与处理【典例7】如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑．对物体施加一大小为F的水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)这一临界角θ0的大小．【答案】(1)33(2)60°【解析】(1)由题意可知，当斜面的倾角为30°时，物体恰好能沿斜面匀速下滑，由平衡条件可得，F N＝mg cos30°，mg sin 30°＝μF N.解得μ＝tan 30°＝3 3.(2)设斜面倾角为α，对物体受力分析如图所示F cos α＝mg sin α＋F fF N＝mg cos α＋F sin αF f＝μF N当物体无法向上滑行时，有F cos α≤mg sin α＋F f联立解得F (cos α－μsin α)≤mg sin α＋μmg cos α若“不论水平恒力F 多大”，上式都成立则有cos α－μsin α≤0解得tan α≥1μ＝3，即a ≥60° 故θ0＝60°.【变式8】如图所示，将三个质量均为m 的小球a 、b 、c 用轻质细线相连后，再用轻质细线悬挂于O 点．用力F 拉小球c ，使三个小球都处于静止状态，且细线Oa 与竖直方向的夹角保持为θ＝37°，已知重力加速度大小为g ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)F 的最小值和此时细线Oa 的拉力大小；(2)F 取最小值时细线ac 与竖直方向的夹角α的正切值．【答案】(1)1.8mg 2.4mg (2)18(或－18)【解析】(1)当F 和Oa 垂直时，F 最小为F min对整体，据平衡条件得F min cos θ＝F Oa sin θF min sin θ＋F Oa cos θ＝3mg解得F min ＝1.8mg ，F Oa ＝2.4mg .(2)对c 球，据平衡条件得F ac sin α＝F min cos θF ac cos α＋F min sin θ＝mg。

第08讲受力分析共点力平衡（模拟精练+真题演练）1．（2023·辽宁·模拟预测）如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。

铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间，若瓦片能静止在檩条上。

已知檩条间距离为d，以下说法正确的是（）A．瓦片共受到4个力的作用B．减小檩条的倾斜角度θ时，瓦片与檩条间的弹力变小C．减小檩条的倾斜角度θ时，瓦片与檩条间的摩擦力变大D．减小檩条间的距离d时，瓦片可能会下滑2．（2023春·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考）小黄是徒手爬楼高手，在网上拥有许多粉丝，被称为现实中的“蜘蛛侠”。

如图为他徒手利用两面直角相关的墙角靠摩擦爬上墙壁的图片。

当他双脚离开直角墙面，仅用双手将自己稳定在空中，此时关于他的受力分析可能正确的是（）A．B．C．D．3．（2023·重庆·统考三模）某瓜子破壳机如图甲，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破壳。

破壳机截面如图乙，瓜子的剖面可视作顶角为θ的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间，并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，则（）A．若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力增大B．若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力减小C．若A、B距离不变，顶角θ越大，瓜子对圆柱体B的压力越小D．若A、B距离不变，顶角θ越大，瓜子对圆柱体B的压力越大4．（2023·北京·昌平二模）中国“天眼”（如图）——500m口径球面射电望远镜（简称FAST）是当今世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜，可以在无线电波段搜索来自百亿光年之外的微弱信号。

截至2023年3月3日，FAST已发现超过740余颗新脉冲星。

馈源支撑系统是FAST的重要组成之一。

如图所示，质量为4⨯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310kg平距离300m，每根连接塔顶和馈源舱的绳索长600m。

专题2.4 物体动态平衡【考纲解读与考频分析】物体平衡为考纲II级考点，动态平衡以其变化多，能力要求高成为高考高频考点。

【高频考点定位】：动态平衡考点一：动态平衡【3年真题链接】1．〔2019全国理综I卷19〕如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。

一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。

另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。

现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。

M始终保持静止，如此在此过程中〔〕A．水平拉力的大小可能保持不变B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加【参考答案】BD【命题意图】此题考查动态平衡与其相关知识点。

【解题思路】用水平向左的拉力缓慢拉动N，水平拉力一定逐渐增大，细绳对N的拉力一定一直增大，由于定滑轮两侧细绳中拉力相等，所以M所受细绳的拉力大小一定一直增大，选项A错误B正确；由于题述没有给出M、N的质量关系，所以M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大，选项C错误D正确。

【方法归纳】解答此题也可设出用水平向左的拉力缓慢拉动N后细绳与竖直方向的夹角，分析受力列出解析式，得出细绳的拉力随细绳与竖直方向的夹角表达式，进展讨论。

2.(2017·全国理综I 卷·21)如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定。

其中间某点M 拴一重物，用手拉住绳的另一端N 。

初始时，OM 竖直且MN 被拉直，OM 与MN 之间的夹角为α()2πα>，现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变，在OM 由竖直被拉到水平的过程中〔 〕A.MN 上的张力逐渐增大B. MN 上的张力先增大后减小C. OM 上的张力逐渐增大D. OM 上的张力先增大后减小【参考答案】.A.D【命题意图】 此题考查物体的动态平衡与其相关的知识点。

【解题思路】将重物向右上方缓慢拉起，物体处于动态平衡状态，可利用物体平衡条件或力的分解画出动态图分析。

专题2.5 活结与死结【考纲解读与考频分析】所谓活结是指光滑滑轮或光滑挂钩，活结的特征是光滑滑轮或光滑挂钩可自由移动，光滑滑轮或光滑挂钩两侧细绳中的拉力相等；所谓死结是指几段细线连接在一起，死结的特征组成结的细绳中一般拉力不相等。

高考经常以活结与死结为情景命题，考查灵活运用知识的能力。

【高频考点定位】：活结死结考点一：活结【3年真题链接】1．（2019全国理综I卷19）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。

一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。

另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。

现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。

已知M始终保持静止，则在此过程中（）A．水平拉力的大小可能保持不变 B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加【参考答案】BD【命题意图】本题考查动态平衡及其相关知识点。

【解题思路】用水平向左的拉力缓慢拉动N，水平拉力一定逐渐增大，细绳对N的拉力一定一直增大，由于定滑轮两侧细绳中拉力相等，所以M所受细绳的拉力大小一定一直增大，选项A错误B正确；由于题述没有给出M、N的质量关系，所以M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大，选项C错误D正确。

【方法归纳】解答此题也可设出用水平向左的拉力缓慢拉动N后细绳与竖直方向的夹角，分析受力列出解析式，得出细绳的拉力随细绳与竖直方向的夹角表达式，进行讨论。

2.（2017天津理综卷）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M 、N 上的a 、b 两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。

如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是A ．绳的右端上移到b '，绳子拉力不变B ．将杆N 向右移一些，绳子拉力变大C ．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D ．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移【参考答案】AB【名师解析】设两杆间距离为d ，绳长为l ，Oa 、Ob 段长度分别为l a 和l b ，则b a l l l +=，两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β，受力分析如图所示。

3共点力的平衡1．从历年命题看,对共点力平衡的考查，主要在选择题中单独考查,同时对平衡问题的分析在后面的计算题中往往有所涉及。

高考命题两大趋势:一是向着选择题单独考查的方向发展;二是选择题单独考查与电学综合考查并存。

2．解决平衡问题常用方法:（1)静态平衡:三力平衡一般用合成法,合成后力的问题转换成三角形问题；多力平衡一般用正交分解法;遇到多个有相互作用的物体时一般先整体后隔离。

(2）动态平衡:三力动态平衡常用图解法、相似三角形法等，多力动态平衡问题常用解析法，涉及到摩擦力的时候要注意静摩擦力与滑动摩擦力的转换。

例1．(2020∙全国III卷∙17)如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连.甲、乙两物体质量相等。

系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β.若α＝70°，则β等于(）A．45°B．55°C．60°D．70°【考题解读】本题考查共点力平衡的应用，掌握力的平行四边形定则的内容，利用几何关系列式即可求解。

体现了核心素养中科学推理、科学论证要素。

【答案】B【解析】甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示，根据几何关系有180°＝2β＋α，解得β＝55°。

例2．（2020∙山东卷∙8)如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。

A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（）D．错误!A．错误!B．错误!C．15【考题解读】本题考查了多个物体的平衡问题，解题的关键是对选取的对象进行正确的受力分析，不多力,不少力，同时注意摩擦力中正压力的求解。

受力分析与共点力的平衡目录题型一受力分析与整体法和隔离法的应用题型二共点力的静态平衡类型1合成法求解共点力静态平衡类型2正交分解法求解共点力静态平衡类型3相似三角形法求解共点力静态平衡类型4正弦定理求解共点力静态平衡类型5整体法、隔离法解决共点力静态平衡题型三动态平衡问题类型1　“一力恒定，另一力方向不变”的动态平衡问题类型2　“一力恒定，另两力方向均变化”的动态平衡问题类型3轻绳套轻环的动态平衡模型题型四平衡中的临界、极值问题受力分析与整体法和隔离法的应用【解题指导】1.受力分析的两种顺序：(1)先场力再弹力后摩擦力，接触力要逐个接触面排查．(2)先已知的力、确定的力，而后再结合运动状态推断未知的力、不确定的力.(2)多个物体系统问题通常整体法和隔离法交替使用.(3)三重检验：(4)明确各力的施力物体、受力物体．(5)判断研究对象是否能保持原来运动状态．(3)换角度(整体隔离)或换研究对象(相邻的物体)再次受力分析，判断两次分析是否一致．1(2023春·浙江·高三校联考阶段练习)如图所示，一质量为0.3kg的白板擦静止在竖直磁性白板上，现给白板擦一个恒定的水平推力4.0N，重力加速度g取10m/s2，则推力作用后()A.白板擦可能做水平方向匀速直线运动B.白板擦可能做匀加直线运动C.白板擦受到的摩擦力大小为5.0ND.白板擦共受6个力2(2023春·四川宜宾·校考期中)如图所示，M、N两物体叠放在一起，在恒力F作用下，一起沿竖直墙向上做匀加速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是()A.物体M一定受到5个力B.物体N可能受到4个力C.物体M与墙之间一定有弹力和摩擦力D.物体M与N之间一定有摩擦力3(2023秋·山东青岛·高三统考期末)如图，在恒力F作用下，a、b两物体保持静止，关于它们的受力情况，下列说法正确的是()A.a可能受到四个力B.b一定受到四个力A.a对b的作用力垂直二者的接触面B.b与墙壁之间可能有弹力和摩擦力4(2023秋·山东临沂·校考期末)如图所示，质量为M的斜面体静止在水平地面上，质量为m的滑块沿着斜面向下做加速运动，斜面体始终处于静止状态。

【随堂检测】1.(2019·温州四校联考)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态．如图所示是这个装置的纵截面图．若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止．在此过程中,下列说法中正确的是( ) A．MN对Q的弹力逐渐减小B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．P、Q间的弹力先减小后增大D．Q所受的合力逐渐增大答案:B2.如图所示,AC、CD、BD为三根长度均为l的轻绳,A、B两端被悬挂在水平天花板上,相距2l.现在C点上悬挂一个质量为m的重物,为使CD轻绳保持水平,在D点上可施加力的最小值为( )A．mg B.33mgC.12mg D.14mg答案:C3．(2019·绍兴检测)如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千,某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( )A．F1不变,F2变大B．F1不变,F2变小C．F1变大,F2变大D．F1变小,F2变小解析:选A.木板静止时受力情况如图所示,设轻绳与竖直木桩的夹角为θ,由平衡条件知,合力F1＝0,故F1不变,F2＝mg2cos θ,剪短轻绳后,θ增大,cos θ减小,F2增大,故A正确．4．(多选)(2019·舟山质检)如图所示,A、B两球质量均为m,固定在轻弹簧的两端,分别用细绳悬于O点,其中球A处在光滑竖直墙面和光滑水平墙面的交界处,已知两球均处于平衡状态,OAB恰好构成一个正三角形,则下列说法正确的是(重力加速度为g)( )A．球A可能受到四个力的作用B．弹簧对球A的弹力大于对球B的弹力C．绳OB对球B的拉力大小一定等于mgD．绳OA对球A的拉力大小等于或小于1.5mg解析:选ACD.对球B受力分析,据共点力平衡可知弹簧和绳对球B的作用力大小均为mg,选项C正确．对同一弹簧而言,产生的弹力处处相等,故弹簧对球A的弹力等于对球B的弹力,选项B错误．对球A分析可知,一定受重力、弹簧的弹力、墙面的支持力作用,可能受地面的支持力和绳的拉力,地面的支持力和绳的拉力也可能有一个为0,当地面对球A的支持力为0时,绳上的拉力最大,等于重力和弹簧竖直方向的分力之和,即1.5mg,故选项A、D正确．【课后达标检测】选择题1.(2019·浙江新高考名校创新卷(四))如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止．物体A的受力个数为( )A．2 B．3C．4 D．5答案:B2．将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示．用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ＝30°,则F的最小值为( )A.33mg B．mgC.32mg D.12mg答案:B3.(2019·绍兴质检)如图所示,有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行,在此过程中,蜻蜓受到空气对它的作用力的方向是( )A．a方向B．b方向C．c方向D．d方向答案:A4．(2019·嘉兴一中检测)如图所示,质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上,通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B,系统处于静止状态．则( )A．A对地面的压力等于(M＋m)gB．A对地面的摩擦力方向向左C ．B 对A 的压力大小为mgRR ＋rD ．细线对小球的拉力大小为mgr R解析:选A.把A 、B 看成一个整体,对整体受力分析得整体受重力和地面对整体的支持力,整体对地面的压力即A 对地面的压力等于(M ＋m)g,A 正确；地面对整体没有摩擦力,即A 对地面没有摩擦力,B 错误；对B 受力分析如图,由图得到cos θ＝R R ＋r ,cos θ＝F 合F AB ＝mg F AB ,联立得F AB ＝R ＋r R mg,C 错误；tan θ＝（R ＋r ）2－R 2R ＝r 2＋2Rr R ,tan θ＝F mg ,联立得细线对小球的拉力F ＝r 2＋2RrRmg,D 错误． 5．(2019·湖州质检)如图所示,运动员手持乒乓球拍托球沿水平面匀加速跑,设球拍和球质量分别为M 、m,球拍平面和水平面之间的夹角为θ,球拍与球保持相对静止,它们间摩擦及空气阻力不计,则( )A ．球拍对球的作用力为mgcos θB ．运动员对球拍的作用力为Mgcos θC ．运动员的加速度为gtan θD ．若运动员的加速度大于gsin θ,球一定沿球拍向上运动解析:选C.由题意知乒乓球加速度水平向右,作乒乓球受力图,如图,F N ＝mgcos θ,A 项错误；F 合＝mgtan θ＝ma,g sin θ<gtan θ＝a,C 项正确,D 项错误；以球拍和乒乓球整体为研究对象,运动员对球拍的作用力应为Mg ＋mgcos θ,B 项错误．6.(2019·嘉兴质检)如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为F N1,球对木板的压力大小为F N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦,在此过程中( )A ．F N1始终减小,F N2始终增大B ．F N1始终减小,F N2始终减小C ．F N1先增大后减小,F N2始终减小D ．F N1先增大后减小,F N2先减小后增大解析:选B.对小球进行受力分析,如图所示,根据物体的平衡条件,可将三个力构建成矢量三角形．重力不变,随着木板缓慢转到水平位置,球对木板的压力大小F N2逐渐减小,墙面对球的压力大小F N1逐渐减小,故B 正确．7.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的．一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球．当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α＝90°,质量为m2的小球位于水平地面上,设此时质量为m2的小球对地面压力大小为F N,细线的拉力大小为F T,则( )A．F N＝(m2－m1)g B．F N＝m2gC．F T＝22m1g D．F T＝⎝⎛⎭⎪⎫m2－22m1g解析:选B.分析小球m1的受力情况,由物体的平衡条件可得,绳的拉力F T＝0,故C、D均错误；分析m2受力,由平衡条件可得:F N＝m2g,故A错误,B正确．8.(多选)(2019·绍兴质检)如图所示,L形木板置于粗糙水平面上,光滑物块压缩弹簧后用细线系住．烧断细线,物块弹出的过程木板保持静止,此过程( )A．弹簧对物块的弹力不变B．弹簧对物块的弹力逐渐减小C．地面对木板的摩擦力不变D．地面对木板的摩擦力逐渐减小解析:选BD.烧断细线,弹簧要恢复原状,弹簧对物块的弹力逐渐减小,故A错误,B正确；木板在水平方向上受到弹簧的弹力和地面的静摩擦力,两个力平衡,由于弹簧的弹力逐渐减小,则地面对木板的摩擦力逐渐减小,故C错误,D正确．9.(2019·舟山高二期中)如图所示,在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态．现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转至A正上方的Q点处,已知P、A在同一水平线上,且在此过程中物体A和C始终保持静止不动,A、B可视为质点．关于此过程,下列说法正确的是( )A．物体A受到斜面的支持力先增大后减小B．物体A受到斜面的支持力一直增大C．地面对斜面C的摩擦力先增大后减小D．地面对斜面C的摩擦力先减小后增大解析:选A.以斜面C和A为研究对象,受到重力(M＋m)g、小球B对A的库仑力F、地面对C的支持力F N和地面对C的摩擦力F f作用,如图甲所示,根据平衡条件可得:F f＝F·cos θ,F N＝(M＋m)g＋Fsin θ,当θ由0°增大到90°时,F f减小,F N增大,所以C、D 错；以A为研究对象,受到重力mg、小球B对A的库仑力F、物体A受到斜面的支持力F NA和物体A受到斜面的摩擦力F fA,如图乙所示,根据平衡条件得:F NA＝mgcos α＋F·sin(α＋θ),当θ由0°增大到90°时,F NA先增大后减小,所以A正确,B错误．10．(2019·台州检测)滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动．如图所示,一个小孩正在滑梯上匀速下滑,则( )A．小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等B．小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等C．小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小一定不相等D．小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦力大小相等解析:选 D.小孩在滑梯上受力如图所示,设滑梯斜面倾角为θ,则F N＝mgcosθ,F f＝mgsin θ,所以A、B错误；小孩在重力、弹力和摩擦力三个力作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反,故C错误、D正确．11．(2019·金华质检)如图所示,A、B两物体静止在粗糙水平面上,其间用一根轻弹簧相连,弹簧的长度大于原长．若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B,直到A即将移动,此过程中,地面对B的摩擦力F1和对A的摩擦力F2的变化情况是( )A．F1先变小后变大再不变B．F1先不变后变大再变小C．F2先变大后不变D．F2一直在变大解析:选A.因在施加拉力F前,弹簧处于伸长状态,此时地面对A的摩擦力水平向左,地面对B的摩擦力水平向右,对B施加水平向右的拉力后,随着F的增大,物体B受的摩擦力先水平向右逐渐减小,再水平向左逐渐增大,当B相对地面向右运动后,物体B受地面的摩擦力不再变化,而在物体B运动之前,物体A受地面的摩擦力水平向左,大小不变,当B向右运动后,随弹簧弹力的增大,物体A受到的摩擦力逐渐增大,综上所述,选项A正确,B、C、D错误．12.如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻橡皮绳相互连接,正好组成一个菱形,∠ABC＝60°,整个系统保持静止状态．已知D物块所受的摩擦力大小为F,则A物块所受的摩擦力大小为( )A.33F B．FC.32F D．2F解析:选A.设A物块所受的摩擦力大小为F f,每根橡皮绳的弹力为F T,则有2F T cos 60°＝F f,对D:2F T cos30°＝F,解得F f＝33F,故A正确,B、C、D错误．13.(多选)(2019·杭州高二月考)如图是简易测水平风速的装置,轻质塑料球用细线悬于竖直杆顶端O,当水平风吹来时,球在水平风力F 的作用下飘起来．F 与风速v 成正比,当v ＝3 m/s 时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ＝45°,则( )A ．当风速v ＝3 m/s 时,F 的大小恰好等于球的重力B ．当风速v ＝6 m/s 时,θ＝90°C ．水平风力F 越大,球平衡时,细线所受拉力越小D ．换用半径相等,但质量较大的球,则当θ＝45°时,v 大于3 m/s解析:选AD.对小球受力分析,小球受重力、风力和拉力处于平衡,当细线与竖直方向的夹角θ＝45°时,根据平行四边形定则知,风力F ＝mg,故A 正确；当风速为6 m/s,则风力为原来的2倍,即为2mg,根据平行四边形定则知,tan θ＝2mg mg ＝2,θ≠90°,故B 错误；拉力F T ＝mg cos θ,水平风力越大,平衡时,细线与竖直方向的夹角θ越大,则细线的拉力越大,故C 错误；换用半径相等,但质量较大的球,知重力变大,当θ＝45°时,风力F ＝mg,可知风力增大,所以v 大于3 m/s,故D 正确．14．(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M 、N 上的a 、b 两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )A ．绳的右端上移到b′,绳子拉力不变B ．将杆N 向右移一些,绳子拉力变大C ．绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D ．若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移解析:选AB.设两段绳子间的夹角为2α,由平衡条件可知,2Fcos α＝mg,所以F ＝mg2cos α,设绳子总长为L,两杆间距离为s,由几何关系L 1sin α＋L 2sin α＝s,得sin α＝s L 1＋L 2＝sL ,绳子右端上移,L 、s 都不变,α不变,绳子张力F 也不变,A 正确；杆N 向右移动一些,s 变大,α变大,cos α变小,F 变大,B 正确；绳子两端高度差变化,不影响s 和L,所以F 不变,C 错误；衣服质量增加,绳子上的拉力增加,由于α不会变化,悬挂点不会右移,D 错误．15．(2019·台州质检)将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30°.假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力F 1和第1、3块石块间的作用力F 2的大小之比为( )A ．1∶2 B.3∶2 C.3∶3D.3∶1解析:选B.以第1块石块为研究对象,受力分析如图所示,石块静止,则F 1＝F 2cos 30°,F 1F 2＝cos 30°＝32,故B 正确．。