(完整版)高考物理专题复习：受力分析 共点力平衡

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。

高考物理专题复习《受力分析与共点力的平衡》十年真题含答案一、单选题1．（2023·浙江）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【答案】B【解析】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。

2．（2020·浙江）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1F、与速度方向垂直的升力2F和与速度方向相反的空气阻力f F。

下列受力分析示意图可能正确的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力F f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。

3．（2017·浙江）中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠．图为比赛中精彩瞬间的照片，此时排球受到的力有()A．推力B．重力、推力C．重力、空气对球的作用力D．重力、推力、空气对球的作用力【答案】C【解析】图中排球受到的力是：重力、空气对球的阻力，此刻人手与球并没有接触，所以没有推力，故C 正确，ABD均错误．故选C．4．（2023·山东）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。

托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。

专题2.3 受力分析共点力的平衡1．如图是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根轻绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮后两端各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎（图中是用手指代替颈椎做实验），整个装置在同一竖直平面内。

如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是（）A．只增加绳的长度B．只增加重物的质量C．只将手指向下移动D．只将手指向上移动【答案】BC【解析】A．对动滑轮受力分析，受重力、两个对称的拉力，拉力大小等于悬挂物体的重力mg，如图三个力的合力为零，两个拉力的大小恒定，夹角越大，合力越小，夹角越小，合力越大；增加细线长度时，由于两个细线拉力也不变，动滑轮位置不变，故三个力大小方向都不变，故A错误；B．只增加重物的质量，两个绳拉力变大，动滑轮位置不变，则两拉力夹角不变，故合力变大，故手指所受的拉力增大，故B正确；C．只将手指向下移动，两个绳拉力大小不变，夹角变小，故两拉力合力变大，故手指所受的拉力增大，故C正确；D．只将手指向上移动，两个绳拉力大小不变，夹角变大，故两拉力合力变小，故手指所受的拉力减小，故D错误。

故选BC。

2．如图所示，一物体静止在固定斜面上，F 1是斜面对物体的支持力，F 2是物体对斜面的压力，下列判断正确的是（ ）A ．F 1、F 2是一对平衡力B ．F 1、F 2是一对作用力和反作用力C ．该物体受到重力、支持力、摩擦力、 压力四个力的作用D ．该物体受到重力、支持力、摩擦力、下滑力四个力的作用【答案】B【解析】AB ．根据题意可知，1F 与2F 作用在两个物体上，则F 1、F 2不是一对平衡力，是一对作用力和反作用力，故A 错误B 正确；CD ．根据题意，对物块受力分析可得，该物体受到重力、支持力、摩擦力三个力作用，不受压力和下滑力，故CD 错误。

故选B 。

3．如图，一粗糙斜面固定在地面上，一细绳一端悬挂物体P ，另一端跨过斜面顶端的光滑定滑轮与物体Q 相连，系统处于静止状态。

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题11共点力的平衡问题导练目标导练内容目标1整体法和隔离法在平衡问题中的应用目标2平衡中的临界和极值问题目标3解析法在动态平衡问题中的应用目标4图解法在动态平衡问题中的应用目标5相似三角形法在动态平衡问题中的应用目标6拉密定理在动态平衡问题中的应用【知识导学与典例导练】一、整体法和隔离法在平衡问题中的应用整体法和隔离法应用十六字原则：外整内分，力少优先，交替使用，相互辅助。

【例1】为庆祝全国两会胜利召开，某景区挂出34个灯笼（相邻两个灯笼之间用轻绳等距连接），灯笼上依次贴着“高举中国特色社会主义伟大旗帜，为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗”的金色大字，从左向右依次标为1、2、3、……、34。

无风时，灯笼均自然静止，与“全”字灯笼右侧相连的轻绳恰好水平，如图所示。

已知每个灯笼的质量均为1kg m =，取重力加速度210m/s =g ，悬挂灯笼的轻绳最大承受力m 340N T =，最左端悬挂的轻绳与竖直方向的夹角为θ。

sin 370.6︒=，cos370.8︒=。

下列说法正确的是（）A ．夹角θ的最大值为45°B ．当夹角θ最大时，最底端水平轻绳的拉力大小为C ．当37θ=︒时，最底端水平轻绳的拉力大小为204ND ．当37θ=︒时，第4个灯笼与第5个灯笼之间的轻绳与竖直方向的夹角为45°【答案】B【详解】A ．分析可知，当绳子拉力达到最大时，夹角θ的值最大，以整体为研究对象，根据平衡条件竖直方向有m m 2cos 34T mg θ=解得m 1cos 2θ=可得m 60θ=︒，A 错误；B ．当夹角θ最大时，以左边17个灯笼为研究对象，水平方向m m sin T T θ=解得T =，B 正确；C ．当37θ=︒时，以左边17个灯笼为研究对象，根据几何关系可得tan 3717T mg︒='解得127.5N T ='，C 错误；D ．当37θ=︒时，以左边第5个灯笼到17个灯笼为研究对象，根据几何关系可得tan 13T mgα'=解得tan 0.981α=≠可知第4个灯笼与第5个灯笼之间的轻绳与竖直方向的夹角不为45°，D 错误。

专题04 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 (1)题型二共点力的静态平衡 (2)类型1 合成法求解共点力静态平衡 (3)类型2 正交分解法求解共点力静态平衡 (3)类型3 相似三角形法求解共点力静态平衡 (5)类型4 正弦定理求解共点力静态平衡 (5)类型5 整体法、隔离法解决共点力静态平衡 (6)题型三动态平衡问题 (8)类型1“一力恒定，另一力方向不变”的动态平衡问题 (8)类型2“一力恒定，另两力方向均变化”的动态平衡问题 (10)类型3 轻绳套轻环的动态平衡模型 (12)题型四平衡中的临界、极值问题 (14)题型一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：(1)明确各力的施力物体、受力物体．(2)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．【例1】(2022·湖南师范大学附属中学高三月考)如图所示，a、b两个小球穿在一根粗糙的固定杆上(球的小孔比杆的直径大)，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接．已知b球质量为m，杆与水平面成θ角，不计滑轮的一切摩擦，重力加速度为g.当两球静止时，Oa段绳与杆的夹角也为θ，Ob段绳沿竖直方向，则下列说法正确的是()A．a一定受到4个力的作用B．b只可能受到2个力的作用C．绳子对a的拉力有可能等于mgD．a的质量一定为m tan θ【例2】(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【例3】(2022·沙坪坝重庆八中高三月考)如图所示，某时刻四个物体a、b、c、d与两个长木板巧妙摆放在底座上，且系统处于平衡状态，则在该时刻下列说法正确的是()A．物体a可能不受摩擦力B．物体b受到木板的作用力竖直向上C．物体b受到木板的作用力垂直于木板向上D．物体c可能不受摩擦力【例4】．(多选)如图所示，斜面B放置于水平地面上，其两侧放有物体A、C，物体C通过轻绳连接于天花板，轻绳平行于斜面且处于拉直状态，A、B、C均静止．下列说法正确的是()A．A、B间的接触面一定是粗糙的B．地面对B一定有摩擦力C．B、C间的接触面可能是光滑的D．B一共受到6个力的作用题型二共点力的静态平衡【解题指导】1．遇到多物体系统时注意应用整体法与隔离法，一般可先整体后隔离.2.三力平衡，一般用合成法，根据平行四边形定则合成后，“力的问题”转换成“三角形问题”，再由三角函数、勾股定理、正弦定理或相似三角形等解三角形.3.多力平衡，一般用正交分解法．类型1 合成法求解共点力静态平衡【例1】(2022·广东深圳实验学校月考)截面为长方形的中空“方钢”固定在水平地面上，截面一边与水平面的夹角为30°，如图所示．方钢内表面光滑，轻质细杆两端分别固定质量为m A 和m B 的两个小球A 和B ，已知小球、轻杆与截面共面，当轻质细杆与地面平行时两小球恰好静止，则A 、B 两小球的质量比m A m B为( )A ．3 B. 3 C.233 D.33【例2】(多选)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，通过最高点处大小不计的钉子用水平细线拉住一质量为m 、半径为r 的光滑球B .重力加速度为g ，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 ．A 对B 的支持力大小为R ＋r Rmg D ．细线对B 的拉力大小为r Rmg 类型2 正交分解法求解共点力静态平衡【例1】(2022·江苏昆山市适应性检测) 如图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块 A 和悬挂的物体 B 均处于静止状态。

知识点三：共点力平衡（动向平衡、矢量三角形法）1．(单项选择 )以下列图，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑所有摩擦，若是把竖直挡板由竖直地址缓慢绕O 点转至水平川点，则此过程中球对挡板的压力 F1和球对斜面的压力 F2的变化情况是 ( )．答案 B A． F1先增大后减小， F2素来减小B． F 先减小后增大， F 素来减小12C． F1和 F2都素来减小D． F1和 F2都素来增大2、（单项选择） (天津卷， 5)以下列图，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O 点．现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳向来处于直线状态，当小球升到凑近斜面顶端时细绳凑近水平，此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力 F T的变化情况是 ()．答案 DA． F N保持不变， F T不断增大B． F N不断增大， F T不断减小C． F N保持不变， F T先增大后减小D． F N不断增大， F T先减小后增大3．（单项选择）以下列图，一圆滑小球静止放置在圆滑半球面的底端，用竖直放置的圆滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未走开球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力 F2的变化情况正确的选项是 ()．答案 BA． F 增大， F 减小B．F 增大， F 增大1212C． F 减小， F 减小D． F 减小， F 增大12124、（单项选择）以下列图，一物块受一恒力 F 作用，现要使该物块沿直线AB 运动，应该再加上另一个力的作用，则加上去的这个力的最小值为()．答案 BA． Fcos θB． Fsin θC． Ftan θD． Fcot θ5．(单项选择 )以下列图，一倾角为 30°的圆滑斜面固定在地面上，一质量为m 的小木块在水平力 F 的作用下静止在斜面上．若只改变 F 的方向不改变 F 的大小，仍使木块静止，则此时力 F 与水平面的夹角为 ()．答案AA．60°B． 45°C． 30°D． 15°6．（多项选择）一铁架台放于水平川面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力 F 作用于小球上，使其缓慢地由实线地址运动到虚线地址，铁架台向来保持静止，则在这一过程中 ()．答案： ADA．细线拉力逐渐增大B．铁架台对地面的压力逐渐增大C．铁架台对地面的压力逐渐减小D．铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大7、（多项选择） (苏州调研 )以下列图，质量均为 m 的小球 A、 B 用两根不可以伸长的轻绳连接后悬挂于O 点，在外力 F 的作用下，小球A、 B 处于静止状态．若要使两小球处于静止状态且悬线OA 与竖直方向的夹角θ保持 30°不变，则外力 F 的大小 ()．答案 BCD35A．可能为3 mg B．可能为2 mgC．可能为2mg D．可能为 mg8、（单项选择）以下列图，轻绳的一端系在质量为m 的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆 MN 上．现用水平力 F 拉绳上一点，使物体处于图中实线地址，尔后改变 F 的大小使其缓慢下降到图中虚线地址，圆环仍在原来的地址不动．在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力 F 摩和环对杆的压力F N的变化情况是 ()．答案 DA．F 逐渐增大， F 摩保持不变， F N逐渐增大B．F 逐渐增大， F 摩逐渐增大， F N保持不变摩N摩N逐渐增大， F 逐渐减小逐渐减小， F 保持不变C． F 逐渐减小， F D． F 逐渐减小， F19．（单项选择） 以下列图，在拉力F 作用下，小球 A 沿圆滑的斜面缓慢地向上搬动，在此过程中，小球碰到的拉力 F 和支持力 F N 的大小变化是 ()．A ． F 增大， F N 减小 答案AB ． F 和 F N 均减小NC ． F 和 F 均增大D ． F 减小， F N 不变10．(单项选择 )半圆柱体 P 放在粗糙的水平川面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN .在 P 和 MN 之间放有一个圆滑均匀的小圆柱体Q ，整个装置处于静止状态．以下列图是这个装置的纵截面图．若用外力使MN 保持竖直，缓慢地向右搬动，在 Q 落到地面以前，发现 P 向来保持静止．在此过程中，以下说法中正确的选项是 ( )． 答案BA ． 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11．(多项选择 )以下列图，在斜面上放两个圆滑球 A 和 B ，两球的质量均为 m ，它们的半径分别是 R 和 r ，球 A左侧有一垂直于斜面的挡板 P ，两球沿斜面排列并处于静止状态，以下说法正确的选项是()． 答案BCA ．斜面倾角 θ必然， R>r 时， R 越大， r 越小，则B 对斜面的压力越小 B ．斜面倾角 θ必然， R ＝ r 时，两球之间的弹力最小C ．斜面倾角 θ一准时，无论半径如何，A 对挡板的压力必然D ．半径一准时，随着斜面倾角 θ逐渐增大， A 碰到挡板的作用力先增大后减小 12．(单项选择 )以下列图，用 OA 、OB 两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间，开始时 OB 绳水平．现保持 O 点地址 不变，改变 OB 绳长使绳端由 B 点缓慢上移至 B ′点，此时绳 OB ′与绳 OA 之间的夹角 θ<90°. 设此过程中绳 OA 、 OB 的拉力分别为 F OA OB)． 答案 B 、 F ，以下说法正确的选项是(OA OA逐渐减小 A ． F 逐渐增大 B ．FC ． F OB 逐渐增大D ． F OB 逐渐减小 13、（多项选择） 如图，不可以伸长的轻绳超出动滑轮，其两端分别系在固定支架上的 A 、B 两点，支架的左侧竖 直，右边倾斜． 滑轮下挂一物块， 物块处于平衡状态， 以下说法正确的选项是 ( )．答案 BC A ．若左端绳子下移到 A 1 点，重新平衡后绳子上的拉力将变大 B ．若左端绳子下移到 A 1 点，重新平衡后绳子上的拉力将不变C ．若右端绳子下移到1点，重新平衡后绳子上的拉力将变大BD ．若右端绳子下移到 1点，重新平衡后绳子上的拉力将不变B14、（单项选择） 以下列图，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，将木板从图示地址开始缓慢地转到水平川点．不计摩擦，在此过程中( )． 答案 BA ． F N1 向来减小， F N2 向来增大B ． F N1 向来减小， F N2 向来减小C ． F N1 先增大后减小， F N2 向来减小D ． F N1 先增大后减小， F N2 先减小后增大 15．(单项选择 )作用于 O 点的三力平衡， 设其中一个力大小为 1 2 大小未知，F ，沿 y 轴正方向， 力 F与 x 轴负方向夹角为 θ，以下列图．以下关于第三个力 F 3 的判断中正确的选项是( )． A ．力 F 3 只幸亏第四象限答案 CB ．力 F 3 与 F 2 夹角越小，则 F 2 和 F 3 的合力越小 31C ． F 的最小值为 F cos θ3D ．力 F 可能在第一象限的任意地域16．(多项选择 )一个圆滑的圆球搁在圆滑的斜面和竖直的挡板之间，如图 21 所示．斜面和挡板对圆球的弹力随斜面倾角 α变化而变化，故 ()．答案ACA．斜面弹力N1的变化范围是 (mg，＋∞)FB．斜面弹力 F N1的变化范围是 (0，＋∞)C．挡板的弹力 F N2的变化范围是 (0，＋∞ )D．挡板的弹力 F N2的变化范围是 (mg，＋∞)2。

第3讲受力分析共点力平衡[课标要求]1．知道受力分析的概念，了解受力分析的一般思路。

2．理解共点力平衡的条件，会解共点力平衡问题。

考点一物体的受力分析1．受力分析：即分析物体的受力，有两条思路：(1)根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况；(2)根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。

2．受力分析的一般顺序：先分析场力(如重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(如弹力、摩擦力)，最后分析其他力。

【基础知识判断】1．受力分析时即要分析研究对象受到的力，也要分析研究对象的施力物体的受力。

(×)2．惯性不是力，但受力分析时可以把物体的惯性当力。

(×)3．受力分析时只分析物体实际受到的力，不要把效果力当性质力去分析。

(√)1．受力分析的一般步骤2．受力分析的三种方法假设法在判断某力是否存在时，先对其做出不存在的假设，然后根据该力不存在时对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在。

状态法(1)处于平衡状态的物体：根据其平衡条件进行受力分析。

(2)处于变速状态的物体：应用牛顿第二定律进行受力分析。

转换法在受力分析时，若不方便直接分析某力是否存在：(1)可以转换为分析该力的反作用力，根据其反作用力是否存在，判断该力是否存在。

(2)可以转换为分析与该力相关的其他研究对象，通过对其他研究对象进行受力分析，判断该力是否存在。

(2024·四川绵阳高三模拟)如图所示，a、b两个小球穿在一根粗糙的固定杆上(球的小孔比杆的直径大)，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。

已知b球质量为m，杆与水平面成θ角，不计滑轮的一切摩擦，重力加速度为g。

当两球静止时，Oa段绳与杆的夹角也为θ，Ob 段绳沿竖直方向，则下列说法正确的是()A．a一定受到4个力的作用B．b只可能受到2个力的作用C．绳子对a的拉力有可能等于mgD．a的质量一定为m tanθ答案：C解析：对a和b分别受力分析可知，a至少受重力、杆的支持力、绳的拉力3个力，可能还受摩擦力共4个力，b受重力、绳的拉力2个力或重力、绳的拉力、杆的支持力、摩擦力4个力的作用，选项A、B错误；对b受力分析可知，b受绳子的拉力可能等于mg，因此绳子对a的拉力可能等于mg，选项C正确；对a受力分析，如果摩擦力为零，则m a g sinθ＝mg cos θ，可得m a＝mtanθ，选项D错误。

共点力作用下的静态平衡问题特训目标特训内容目标1受力分析(1T-4T)目标2有关连接体的静态平衡问题(5T-8T)目标3三角形相似法在静态平衡问题中的应用(9T-12T)目标4静态平衡状态下的临界极值问题(13T-16T)【特训典例】一、受力分析1物体b在水平推力F作用下，将物体a压在竖直墙壁上，a、b质量都为m，且此时a、b均处于静止状态。

如图所示，关于a、b两物体的受力情况，下列说法正确的是()A.当推力F增大时沿墙壁对a的摩擦力大小变大B.a、b分别都受到四个力的作用C.若木块a、b保持对静止沿墙壁向下匀速运动，则墙壁对木块的摩擦力大小为2mgD.当撤去F，木块a、b沿墙壁下滑，此时a不一定只受一个力【答案】C【详解】A．依题意，对a、b两物体进行受力分析，竖直方向受力平衡，即墙壁对a的摩擦力与两物体的重力大小相等，方向相反。

所以当推力F增大时沿墙壁对a的摩擦力大小不变，A错误；B．a物体受5个力作用，分别是重力、墙壁的弹力、b物体的压力、墙壁的摩擦力和b物体的摩擦力，b物体受4个力作用，分别是重力、a物体的弹力、a物体的摩擦力和外力F，B错误；C．若木块a、b保持对静止沿墙壁向下匀速运动，ab整体受力平衡，竖直方向有墙壁对a的摩擦力与两物体的重力大小相等即f=2mg，C正确；D．当撤去F，木块a、b沿墙壁下滑，此时a只受自身重力作用，D错误。

故选C。

2如图所示，水平地面上固定一斜面体，斜面体的倾角为α，小斜劈B上表面水平，放置在斜面上，物块A 处于小斜劈的上表面，通过两端带有铰链的轻杆与物块C相连，物块C紧靠墙面，墙面的倾角为θ，已知轻杆跟墙面垂直，A、B、C均静止，α<θ，关于A、B、C的受力，下列说法正确的是()A.A对B的摩擦力水平向右B.小斜劈B可能不受斜面体的摩擦力作用C.物块C的受力个数可能是3个D.A对B的压力大小一定等于A、C的重力之和【答案】B【详解】A．对A受力分析可知，杆对A的弹力方向沿CA方向，故B对A的摩擦力水平向右，那么A对B的摩擦力水平向左，A错误；B．B可能只受到重力、A施加的压力、A的摩擦力和斜面的支持力作用而平衡，B正确；C．对C受力分析如图C受重力、杆的作用力、墙面的支持力、摩擦力，4个力的作用，且满足F cosθ+f C sinθ=G C+N C cosθC错误；D．对AC整体受力分析如图N A+f C sinθ=G A+G C+N C cosθ联立可得N A=G A+F cosθ因为不清楚F cosθ与G C的大小关系，故A对B的压力大小不一定等于A、C的重力之和，D错误。