专题04共点力平衡条件的应用-八年高考（2011-2018）物理试题分项精析版（解析版）

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1、明朝谢肇淛五杂组中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则A. 若F一定，大时大来源:Zxxk.ComB. 若F一定，小时大C. 若一定，F大时大D. 若一定，F小时大【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 BC则， ，故解得，所以F一定时， 越小， 越大； 一定时，F越大， 越大，BC正确；【点睛】由于木楔处在静止状态，故可将力F沿与木楔的斜面

2、垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边形定则，画出力F按效果分解的图示并且可据此求出木楔对A两边产生的压力对力进行分解时，一定要分清力的实际作用效果的方向如何，再根据平行四边形定则或三角形定则进行分解即可#网一、单项选择题1【2011浙江卷】如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ ）A甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利来源:【答案】C【考点定

3、位】平衡力与相互作用力2【2017新课标卷】如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为（ ）ABCD【答案】C【解析】F水平时：；当保持F的大小不变，而方向与水平面成60角时，则，联立解得：，故选C。【考点定位】物体的平衡【名师点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平衡方程，联立即可求解。3【2016全国新课标卷】如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一

4、小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为（ ）ABCmD2m【答案】C【考点定位】考查了共点力平衡条件的应用【方法技巧】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解。4【2016全国新课标卷】质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T 表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（ ）AF逐渐变大，T逐渐变大 BF逐渐变大，T逐渐变小CF逐渐

5、变小，T逐渐变大 DF逐渐变小，T逐渐变小【答案】A【解析】对结点O受力分析，重力的大小和方向均不变，水平拉力F的方向不变，绳拉力在转动，满足三力平衡的动态平衡，如图所示：OmgF可得，水平拉力F逐渐增大，绳的拉力逐渐增大，故选A。【考点定位】动态平衡的图解法【名师点睛】此题是物体的平衡问题，考查平行四边形定则的应用；图解法是最简单快捷的方法，注意搞清各个力的大小及方向变化的特点，变换平行四边形即可。此题还可以列方程讨论。网5【2013重庆卷】如题图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角。若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为（ ）AG BGsin CGc

6、os DGtan【答案】A【解析】该人处于静止状态，椅子各部分对他的作用力的合力与其重力等大反向，所以该合力等于G。【考点定位】受力分析、共点力的平衡6【2011安徽卷】一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示。则物块（ ）A仍处于静止状态B沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不便D受到的合外力增大【答案】A【考点定位】共点力平衡条件，滑动摩擦力7【2015山东16】如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为，A与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力

7、。A与B的质量之比为（ ）BAA B C D【答案】B【解析】物体AB整体在水平方向受力平衡，由平衡条件可得：；对物体B在竖直方向平衡有：；联立解得：，选项B正确.【考点定位】共点力平衡条件.8【2015上海14】如图，一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上，其一面与风速垂直，当风速为时刚好能推动该物块。已知风对物块的推力F正比于，其中v为风速、S为物块迎风面积。当风速变为时，刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块，则该物块的质量为（ ）A4m B8m C32m D64m【答案】D【解析】一质量为m的正方体的边长为a，刚好被推动，在水平方向上受到风力和最大静摩擦力，最大静摩擦力与正压力成

8、正比的，设比例系数为，且二力大小相等， 得：同理另一块质量为m正方形的边长为b，刚好被推动时，有，解得b=4a，所以质量为m正方形的体积是质量为m正方形体积的64倍，所以m=64m，故D正确，A、B、C错误。网【考点定位】共点力的平衡；最大静摩擦力9【2016海南卷】如图，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和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（ ）来源:ZXXKAf1=0，f20，f30 Bf10，f2=0，f3=0Cf10，f20，f3=0 Df10，f20，f30【答案】C【考点定位】共点力的平衡、整

9、体法、隔离法【名师点睛】“整体隔离法”是力学中的重要方法，一定要熟练掌握，注意对于由多个物体组成的系统，不涉及内力时优先考虑以整体为研究对象。来源:ZXXK10【2016浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为（ ）Av(t0t)，Bv(t0t)，C v(t0t)，D v

10、(t0t)，【答案】D【解析】当测重台没有站人时，2x=vt0；站人时，2（xh）=vt；解得h=v（t0t）；无人站立时：U0=KM0g；有人时，U=k(M0g+mg)，解得：；故选D。学【考点定位】物体的平衡；传感器及速度的计算问题【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大，但是题目新颖，有创新，能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。11【2011海南卷】如图，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端

11、跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端得c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为（ ）A B2 C D【答案】C【解析】挂上质量为m2的钩码后，依题意得，c点变成在如图1所示位置，对c处的绳圈受力分析如图2所示，由共点力平衡条件与几何关系可得：，选C【考点定位】力的动态平衡分析12【2014海南卷】如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于O点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体；OO段水平，长度为L；绳上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L。则钩码的质量为（ ）A B C D【答案】D【

12、解析】假设平衡后轻环位置为P，平衡后，物体上升L，说明此时POO恰好构成一个边长为L的正三角形，绳中张力处处相等，均为Mg，故钩码的重力恰好与PO、PO拉力的合力等大反向，由三角函数关系可知，钩码的重力为，故其质量为，选D。【考点】共点力的平衡【方法技巧】解决共点力平衡的相关问题时，对正确的研究对象（如系统、单个物体、结点等）做出受力分析往往是解决问题的关键，还要注意几何关系的应用。13【2014山东卷】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表示单根轻绳对木反拉力

13、的大小，则维修后（ ）AF1不变，F2变大 BF1不变，F2变小CF1变大，F2变大 DF1变小，F2变小【答案】A【考点】共点力的平衡，力的分解【方法技巧】本题考查物体的平衡，抓住物体的状态，前后两次始终处于静止状态，即合外力为零，在改变绳长的同时，绳与竖直方向的夹角跟着改变。14【2014上海卷】如图，光滑的四分之一圆弧轨道A、B固定在竖直平面内，A端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力F的作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N。在运动过程中（ ）（A）F增大，N减小 （B）F减小，N减小 （C）F增大，N增大 （D）F减小，N增大【答案】A【解析】受力分析

14、如下图，设小球所在位置的半径与竖直方向夹角为，沿半径和切线方向对受力进行正交分解，小球缓慢运动，两个方向均受力平衡，所以半径方向，切线方向，随小球缓慢移动，逐渐变大，变小，增大，选项A对。【考点定位】共点力的平衡【方法技巧】本题的重点在于由小球缓慢的运动，得到小球始终处于平衡状态，然后根据平衡条件求出F、N的表达式，判断其变化。15【2011海南卷】如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力（ ）A等于零 B不为零，方向向右C不为零，方向向左D不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右【答案】B【解析】由于物块匀速下滑，结合

15、共点力平衡条件对物块进行受力分析，斜劈对物块的静摩擦力作用沿斜面向上，则物块对斜劈的静摩擦力作用沿斜面向下（即沿左下方），则地面对斜劈的静摩擦力必须沿水平向右才能保证斜劈静止，所以答案选B。【考点定位】共点力平衡条件16【2012新课标卷】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N1，球对木板的压力大小为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（ ）AN1始终减小，N2始终增大BN1始终减小，N2始终减小CN1先增大后减小，N2始终减小DN1先增大后减小，N2先减小后增大【答案】B【解析】以小球为研究对象，分析

16、受力情况：重力G、墙面的支持力和木板的支持力根据牛顿第三定律得知，。根据平衡条件得：，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中，增大，v减小，增大，则和都始终减小，故和都始终减小，故选B。网【考点定位】本题考查物体的平衡及其相关知识17【2012浙江卷】如图所示，与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体。细绳的一端摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9N。关于物体受力的判断（取g=9.8m/s2），下列说法正确的是（ ）A斜面对物体的摩擦力大小为零B斜面对物体的摩擦力大小为4.9N，方向沿斜面向上C斜面对物体的摩擦力大小为4.9N，方

17、向沿斜面向上D斜面对物体的摩擦力大小为4.9N，方向垂直斜面向上【答案】A【解析】物体重力沿斜面方向下的分力，与弹簧的弹力相等，根据共点力平衡，知物体不受摩擦力作用故A正确，B错误；根据共点力平衡得，方向垂直于斜面向上故C、D错误；故选A【考点定位】本题考查摩擦力，力的平衡18【2013天津卷】如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点，现用水平F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN，以及绳对小球的拉力FT的变化情况是（）AFN保持不变，FT不断增大 BFN不断增大，FT不断减小CFN保持不变，

18、FT先增大后减小 DFN不断增大，FT先减小后增大【答案】D【解析】小球受力情况如图所示，重力和FT的合力与FN平衡，在用水平力F缓慢推动斜面体过程中，代表FT的矢量箭头先变小后变大，代表重力和FT的合力的线段一直增大，故D正确。【考点定位】力的平衡二、多项选择题19【2017天津卷】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，绳子拉力不变B将杆N向右移一些，绳子拉力变大来源:*网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

19、架悬挂点右移【答案】AB【考点定位】受力分析，共点力的平衡【名师点睛】本题是力的动态平衡的典型模型，学生并不陌生，关键要判断出绳子和竖直方向的夹角只与绳长和两杆间的距离有关。20【2017新课标卷】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（）。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中（ ）AMN上的张力逐渐增大BMN上的张力先增大后减小COM上的张力逐渐增大DOM上的张力先增大后减小【答案】AD【解析】以重物为研究对象，受重力mg，OM绳上拉力F2，MN上拉力F1，由题意知，

20、三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，在F2转至水平的过程中，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以AD正确，BC错误。【考点定位】共点力的平衡、动态平衡【名师点睛】本题考查动态平衡，注意重物受三个力中只有重力恒定不变，且要求OM、MN两力的夹角不变，两力的大小、方向都在变。三力合力为零，能构成封闭的三角形，再借助圆，同一圆弧对应圆周角不变，难度较大。21【2012山东理综】如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表

21、示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则（ ）A变小 B不变 C变小 D变大【答案】BD【解析】先对三个物体以及支架整体受力分析，受重力，2个静摩擦力，两侧墙壁对整体有一对支持力，根据平衡条件，有：，解得，故静摩擦力不变，故A错误，B正确；将细线对O的拉力按照效果正交分解，如图设两个杆夹角为，则有，再将杆对滑块m的推力按照效果分解，如图根据几何关系，有故，若挡板间的距离稍许增大后，角变大，变大，故滑块m对墙壁的压力变大，故C错误，D正确；故选：BD【考点定位】本题考查力的分解和物体平衡及其相关知识22【2015广东19】如图7所示，三条绳子的一端

22、都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（ ）A三条绳中的张力都相等 B杆对地面的压力大于自身重力C绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零 D绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力.【答案】BC【解析】因为杆静止，受力平衡，所以在水平、竖直面内的合力分别为零，故选项C正确；由于三条绳长度不同，因此三条绳与直杆间夹角不同，若三条绳中的张力都相等，在同一水平面内的分量因夹角不同而不同，所以水平面内杆受力不能平衡，故选项A错误；又因绳中拉力在竖直方向的分量均竖直向下，所以地面对杆的支持力大于杆的重力，根据牛顿第三定律可知，杆对地面的压力大于自身重力

23、，故选项B正确；绳子拉力的合力与杆自身重力无关，属于杆受到的外力，在竖直方向上，它们的总合力与地面对杆的支持力为平衡力，故选项D错误。【考点定位】共点力平衡条件的应用。23【2016全国新课标卷】如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则（ ）A绳OO的张力也在一定范围内变化B物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【答案】BD 【解析】物块

24、b始终保持静止，可知物块a也始终保持静止，滑轮两侧绳子的夹角也不变，可知连接物块a和b的绳的张力等于物块a的重力，所以连接物块a和b的绳的张力保持不变，夹角不变，所以，绳OO的张力也不变，故A、C错误；对物块b进行受力分析如图所示，可知，若F方向不变，大小在一定范围内变化时，重力mg和绳子的拉力FT保持不变，所以，物块b所受到的支持力也在一定范围内变化，物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化，故B、D正确【考点定位】共点力作用下物体的平衡、力的动态分析【名师点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。当有多个物体相互作用而平衡时，应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，

25、此题的难点是对选项A的判断。来源:24【2015广东19】如图7所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（ ）A三条绳中的张力都相等 B杆对地面的压力大于自身重力C绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零 D绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力.【答案】BC【考点定位】共点力平衡条件的应用。【名师点睛】处于平衡状态的物体所受合外力为0，即在任意方向上合力必为0。附加题：涉及力矩问题。25【2016上海卷】如图，始终竖直向上的力F作用在三角板A端，使其绕B点在竖直平面内缓慢地沿顺时针方向转动一小角度，力F对B点的力矩为M，则

26、转动过程中（ ）AM减小，F增大BM减小，F减小CM增大，F增大DM增大，F减小【答案】A【解析】根据题意，对三角板受力分析受到重力、支持力和拉力，由于缓慢转动，三角板近似平衡，所以有：，在转动过程中，支持力减小而拉力F在增加；力矩是力与力到作用点的距离的乘积，应用极端思维法，当三角板竖直时，力与转动轴的距离为零，此时力矩为零，故此过程中力矩在减小，选项A正确。【考点定位】力矩、受力平衡条件【方法技巧】通过物体受力平衡条件判断拉力F的变化情况，分析力矩时通过极端思维的方法进行判断。26【2012上海物理】如图，竖直轻质悬线上端固定，下端与均质硬棒AB中点连接，棒长为线长二倍。棒的A端用铰链固定在墙上，棒处于水平状态。改变悬线长度，使线与棒的连接点逐渐右移，并保持棒仍处于水平状态。则悬线拉力（ ）A逐渐减小 B逐渐增大 C先减小后增大 D先增大后减小【答案】A【解析】如图所示根据力距平衡条件：由于线与棒的连接点逐渐右移，则的比值越来越大，因此悬线拉力F越来越小。【考点定位】本题考查力矩平衡条件及其相关知识18