文档内容
考向 04 受力分析 共点力平衡
【重点知识点目录】
1. 物体的受力分析
2. 解决平衡问题的常用方法
3. 解决动态平衡问题的常用方法
4. 平衡中的临界和极值问题
1．（2021•广东）唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛
用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为 和 ， ＜
，如图所示。忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（ ） α β α
β
A．耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B．耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C．曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D．直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
【答案】B。
【解析】解：A、耕索对曲辕犁拉力的水平分力大小为F ＝Fsin ，耕索对直辕犁拉力的
1
水平分力大小为F ＝Fsin ，由于 ＜ ，则耕索对曲辕犁拉力的α水平分力比对直辕犁拉
2
力的水平分力小，故A错β误； α β
B、耕索对曲辕犁拉力的在竖直方向的分力大小为F ′＝Fcos ，耕索对直辕犁拉力的竖
1
直方向分力大小为F ′＝Fcos ，由于 ＜ ，则耕索对曲辕犁α拉力的竖直方向的分力比
2
1
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学科网（北京）股份有限公司对直辕犁拉力在竖直方向的分力大，故B正确；
CD、无论曲辕犁匀速前进或直辕犁加速前进，耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力属于
物体间的相互作用力，总是大小相等、方向相反，故CD错误。
2．（2020•浙江）如图是“中国天眼”500m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 mg、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 mg
B．受到的合力大小为 mg
C．对球面的压力大小为 mg
D．对球面的作用力大小为 mg
【答案】D。
【解析】解：A、工作人员的质量为m，则工作人员受到的重力为：G＝mg，故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，故B错误；
2
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学科网（北京）股份有限公司C、工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于 ，故C错误；
D、球面对工作人员的作用力为F，由平衡条件得： +F＝mg，解得： ，根
据牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为F′＝F＝ ，故D正确。
3．（2020•全国）用两根长度相等的轻绳将一吊灯悬挂在天花板下，轻绳与竖直方向的夹
角均为30°，绳的张力大小分别为T 和T ，如图（a）所示。现将其中一根绳的悬挂点
1 2
移到竖直墙面上，绳沿水平方向张紧，另一根绳仍与竖直方向成 30°夹角，两绳的张力
大小分别为T ′和T ′，如图（b）所示。则（ ）
1 2
A．T ′＝T ，T ′＝2T B．T ′＝2T ，T ′＝3T
1 1 2 2 1 1 2 2
C．T ′＝2T ，T ′＝2T D．T ′＝2T ，T ′＝T
1 1 2 2 1 1 2 2
【答案】D。
【解析】解：图（a）和图（b）两个图中的吊灯都受到重力、两根轻绳的拉力，如图
1、图2所示；
对于图1，竖直方向根据平衡条件可得：T cos30°+T cos30°＝mg，根据对称性可知T ＝
1 2 1
T ，
2
3
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学科网（北京）股份有限公司解得：T ＝T ＝ ＝
1 2
对于图2，根据平衡条件可得：T ′＝ ＝ ，T ′＝mgtan30°＝
1 2
所以T ′＝2T ，T ′＝T ，故ABC错误、D正确。
1 1 2 2
（1）受力分析步骤
物体的受力分析是解决力学问题的基础，同时也是关键所在，一般对物体进行受力分析
的步骤如下：
①明确研究对象。
在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物
体。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简化。研究对象确定以
后，只分析研究对象以外的物体施 予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不
分析研究对象施予外界的力。
②按顺序找力。
必须是先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力
（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）。
③画出受力示意图，标明各力的符号。
④需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形。
注意：
①只分析物体受到的力 , 不分析物体力对其他物体的力。只分析外力 , 不分析内力。性质
力和效果力不可重复分析。分力与合力不可重复分析。
②物体处于平衡状态时 , 所受合力一定为零 , 物体所受合力为零时 , 也一定处于平衡状态 , 即
合力为零是平衡状态的充要条件。
③三力首尾相连，构成封闭三角形。
（2）隔离法与整体法
①整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解。在许多问题中用整体法比
较方便，但整体法不能求解系统的内力。
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学科网（北京）股份有限公司②隔离法：从系统中选取一部分（其中的一个物体或两个物体组成的整体，少于系统内
物体的总个数）进行分析。隔离法的原则是选取受力个数最少部分的来分析。
③通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，
用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使
用。
注意：本考点考查考生的基本功：受力分析，受力分析是处理力学问题的关键和基础，
所以要熟练掌握物体受力分析的一般步骤和方法。
（3）三力平衡的基本解题方法
①力的合成、分解法：即分析物体的受力，把某两个力进行合成，将三力转化为二力，
构成一对平衡力，二是把重力按实际效果进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡
力。
②相似三角形法：利用矢量三角形与几何三角形相似的关系，建立方程求解力的方法。
应用这种方法，往往能收到简捷的效果。
（4）多力平衡的基本解题方法：正交分解法
利用正交分解方法解体的一般步骤：
①明确研究对象；
②进行受力分析；
③建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴
上的力正交分解；
④x方向，y方向分别列平衡方程求解。
注意：求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析，不能多力，也不能少力，对于三
力平衡，如果是特殊角度，一般采用力的合成、分解法，对于非特殊角，可采用相似三
角形法求解，对于多力平衡，一般采用正交分解法。
（5）动态平衡
求解三个力的动态平衡问题，一般是采用图解法，即先做出两个变力的合力（应该与不
变的那个力等大反向）然后过合力的末端画方向不变的那个力的平行线，另外一个变力
的末端必落在该平行线上，这样就能很直观的判断两个变力是如何变化的了，如果涉及
到最小直的问题，还可以采用解析法，即采用数学求极值的方法求解。
（6）连接体的平衡问题
当一个系统（两个及两个以上的物体）处于平衡状态时，系统内的每一个物体都处于平
衡状态，当求系统内各部分相互作用时用隔离法（否则不能暴露物体间的相互作用），
求系统受到的外力时，用整体法，即将整个系统作为一个研究对象，具体应用中，一般
两种方法交替使用。
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学科网（北京）股份有限公司（7）平衡的临界问题
由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时，发
生转折的状态叫临界状态，临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现
象的状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态。往往
利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。
（8）平衡的极值问题
极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出遭到的最大值或最小值。可分为简单极
值问题和条件极值问题。
共点力作用下物体的平衡条件
①物体受到的合外力为零。即F合=0；其正交分解式为F合x=0；F合y=0；
②某力与余下其它力的合力平衡（即等值、反向）。
二力平衡：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，并作用于同一
物体。
（要注意与一对作用力与反作用力的区别）。
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学科网（北京）股份有限公司三力平衡：三个力的作用线（或者反向延长线）必交于一个点，且三个力共面。
称为汇交共面性。其力大小符合组成三角形规律。
三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量 形；任意两个力的合力与第三个
力等大、反向（即是相互平衡）。
（2）物体平衡条件的相关推论
①二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相
等,方向相反。
②三力平衡:如果物体在三个共点力的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。
③多力平衡:如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合
力大小相等,方向相反。
④非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。
⑤几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力（一个
力）的合力一定等值反向。
三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必交
于一点；
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学科网（北京）股份有限公司说明：
①物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时，取出其中的一个力，则这个力
必与剩下的（N-1）个力的合力等大反向。
②若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件为：FX合=0，FY合=0；
求解平衡问题的一般步骤：选对象，画 受力图，建坐标，列方程。
易错题【01】
受力分析时容易漏掉力，受力分析不全面
易错题【02】
解题方法选择不恰当，比如正交分解，正弦定理，三角形相似等方法，在不同
的情境下选择不同的解题方法。
易错题【03】
在动态分析时，不能准确画出力的矢量图，在判断力如何变化时容易错
易错题【04】
这类题型对数学的三角函有一定的要求，容易因不熟悉相关数学知识而出错。
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学科网（北京）股份有限公司4．（2022•定远县校级一模）如图所示，清洗楼房玻璃的工人常用根绳索将自己悬在空中，
工人及其装备的总重量为80kg，当悬绳与竖直墙壁的夹角为30°，悬绳对工人的拉力大
小为F ，墙壁对工人的弹力大小为F ，忽略一切摩擦，重力加速度g取10m/s2。则（
T N
）
A．F ＝1600N
T
B．F ＝800N
N
C．若缓慢减小悬绳的长度，F 与F 的合力不变
T N
D．若缓慢减小悬绳的长度，F 减小，F 增大
T N
（多选）5．（2021•湖北）如图所示，一匀强电场E大小未知、方向水平向右。两根长度
均为L的绝缘轻绳分别将小球 M和N悬挂在电场中，悬点均为 O。两小球质量均为
m、带等量异号电荷，电荷量大小均为q（q＞0）。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均
为 ＝45°。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡。已知
静电θ力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．M带正电荷 B．N带正电荷 C．q＝L D．q＝3L
6．（2022•鹿城区校级模拟）如图，木板AB上固定一垂直于板面的挡板，小球紧靠挡板
静止在木板上，不计球与木板和挡板间的摩擦。现保持木板 A端的位置不变，缓慢抬高
木板B端，则在该过程中（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．木板和挡板对球作用力的合力增大
B．球对木板的压力减小
C．球对挡板的压力先增大后减小
D．球对挡板的压力大小不变
7．（2022•山东模拟）如图所示，置于水平地面上的竖直圆形金属环内用三根细绳OA、
OB、OC悬挂一质量为物体，物体可看做质点。OB绳处于水平方向，∠AOB＝120°，
设OA、OB绳的拉力大小为F 、F ，现将金属圆环在竖直面内缓慢逆时针转过90°，在
1 2
此过程中（ ）
A．F 一直增大 B．F 一直增大
2 1
C．F 先增大后减小 D．F 先增大后减小
2 1
8．（2022•辽宁模拟）如图所示，倾角为0的固定细杆上套有一小球P，小球P可以沿细
杆滑动，另一个小球Q通过轻质细线与小球P连接，当对小球Q施加一个水平向右的作
用力F时细线恰好与细杆垂直，两小球均处于静止状态。已知两小球的质量相同，重力
加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则小球P和细杆之间动摩擦因数的最小值
为（ ）
1
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0
学科网（北京）股份有限公司A． B．
C． D．
9．（2022•山东模拟）如图所示，将两个相同的木块P、Q置于粗糙斜面上，P、Q中间有
一处于压缩状态的弹簧，弹簧不与P、Q栓接。木块P受到一个沿斜面向下的恒定拉力
F，P、Q均静止。下列说法正确的是（ ）
A．P一定受到5个力的作用
B．Q一定受到4个力的作用
C．只移去弹簧后P可能会沿斜面下滑
D．只移去弹簧后P所受摩擦力可能不变
10．（2022春•浙江期中）如图所示，将两个质量分别为m、2m的小球a、b用细线相连后，
再用细线悬挂于O点。用力F拉下侧小球b，使两个小球在图示位置处于静止状态，且
细线 Oa 与竖直方向的夹角保持 ＝30°，则力 F 达到最小值时细线 Oa 上的拉力为
（ ） θ
A． mg B． mg C． mg D． mg
11．（2022•湖南模拟）如图所示，两轻质肩带将裙子对称地悬挂在三角形衣架上晾晒每根
肩带倾斜，A处与衣架臂的夹角为 ，则（ ）
θ
1
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1
学科网（北京）股份有限公司A．若 ＝90°，裙子受5个力作用
B．若θ＝90°，A处肩带所受支持力小于肩带的拉力大小
C．若θ＞90°，A处肩带所受的摩擦力等于肩带的拉力
D．若θ＞90°，A处肩带所受支持力小于肩带的拉力大小
12．（202θ2•沧州二模）如图所示，四根等长的细绳一端分别系于水桶上关于桶面圆心对称
的两点，另一端被两人用同样大小的力 F 、F 提起，使桶在空中处于静止状态，其中
1 2
F 、F 与细绳之间的夹角均为 ，相邻两细绳之间的夹角均为 ，不计绳的质量，下列
1 2
说法正确的是（ ） θ α
A．保持 角不变，逐渐缓慢增大 角，则桶所受合力逐渐增大
B．保持θ角不变，逐渐缓慢增大α角，则细绳上的拉力逐渐增大
C．若仅使θ细绳长变长，则细绳上的α拉力变大
D．若仅使细绳长变长，则F 变大
1
13．（2022•浙江三模）我国元宵节素有猜灯谜的习俗。如图所示，用 1、2、3、4四根轻
质细绳悬挂三个质量相等的彩灯，其中最右端的绳子沿水平方向，绳 1和绳3与竖直方
向夹角分别为 和 。则下列说法中正确的是（ ）
1 3
θ θ
1
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2
学科网（北京）股份有限公司A．sin ＝3sin
3 1
B．cosθ1 ＝3cosθ3
C．tanθ3 ＝3tanθ1
D．绳θ1拉力一θ定是绳3拉力的2倍
14．（2022春•恩施州期中）如图所示，A，B两木块放在粗糙水平面上，它们之间用不可
伸长的轻绳相连，两次连接情况中轻绳倾斜方向不同，已知两木块与水平面间的动摩擦
因数分别为 和 ，且0＜ ＜ ，先后用水平拉力F 和F 拉着A、B一起水平向右
A B B A 1 2
匀速运动，则μ匀速μ运动过程中μ（ μ ）
A．F ＜F B．F ＞F C．F ＝F D．无法确定
1 2 1 2 1 2
15．（2021秋•临沭县期末）如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，
物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点O，结点处还
有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力F拉住。现让外力F将物块A缓慢向上运
动，拉至OO′水平，拉动过程中始终保证夹角 ＝120°，且绳子OO'始终拉直，物块B
和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是α（ ）
1
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3
学科网（北京）股份有限公司A．绳子OO′的拉力始终增大
B．B对C的摩擦力可能在减小
C．斜面对B的摩擦力可能先增大后减小
D．地面对斜面体的摩擦力可能先减小后增大
16．（2022•凌源市开学）如图所示为两个挡板夹一个小球的纵截面图，每个挡板和竖直方
向的夹角均为 .挡板与小球间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小球静止不动，小球的质
量为m，与两挡θ 板之间的动摩擦因数均为 ，重力加速度为g，则每个挡板弹力N的范
围是（ ） μ
A． ≤N≤
B． ≤N≤
C． ≤N≤
D． ≤N≤
（多选）17．（2022•武陵区校级模拟）如图，两个半径均为r的光滑球a、b放在半径为R
（R＞2r）的半球形容器内，均静止时a、b与半球的接触点P、Q与半球球心O的连线
与水平方向的夹角为 和 （a＜ ）。若两球的质量用m 、m ，两球对容器的压力大小
a b
用F 、F 表示，则（α β） β
Na Nb
1
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4
学科网（北京）股份有限公司A． ＝ B． ＝
C． ＝1 D． ＝
（多选）18．（2022•河南三模）如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足
够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b，另一端与套在水平细杆上的小球a连接。在水
平拉力F作用下小球a从图示虚线位置开始缓慢向右移动（细绳中张力大小视为不变）。
已知小球b的质量是小球a的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a与细杆间的
动摩擦因数为 ．则下列说法正确的是（ ）
A．当细绳与细杆的夹角为60°时，拉力F的大小为（2﹣ ）mg
B．支架对轻滑轮的作用力大小逐渐增大
C．拉力F的大小一直增大
D．拉力F的大小先减小后增大
19．（2021秋•新邱区校级期末）如图甲所示，轻杆OB可绕B点自由转动，另一端O点
用细绳OA拉住，固定在左侧墙壁上，质量为m的重物用细绳OG悬挂在轻杆上的O点。
OA与轻杆的夹角∠BOA＝30°，轻杆OB水平。图乙中水平轻杆OB一端固定在竖直墙
壁上，另一端O装有小滑轮，用一根细绳跨过滑轮后悬挂一质量为 m的重物。图中
∠BOA＝30°，则：
1
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学科网（北京）股份有限公司（1）图甲、乙中细绳OA的拉力各是多大？
（2）图甲中轻杆受到的弹力是多大？
（3）图乙中轻杆对滑轮的作用力是多大？
20．（2022春•西城区校级期中）如图1，一杂技演员利用动滑轮让自己悬挂在细绳的最低
点以完成各种杂技表演。绳子两端分别固定在两根竖直杆上的a、b两点，绳子的质量
可忽略不计，绳子不可伸长。已知杂技演员的质量为m，重力加速度为g。当杂技演员
静止不动时，绳与水平方向夹角为 。不计动滑轮重力和动滑轮与绳间的摩擦。
（1）若保持绳子a端、b端在杆上位α 置不变，将右侧杆向左缓慢平移到虚线位置，使两
杆之间的距离减小。请分析判断此过程中：①夹角 大小的变化情况，并画出杆在虚
线位置时，绳子和杂技演员的位置分布图景；②两绳α上张力F的合力的变化情况；③
每根绳子上张力F大小的变化情况。
（2）若保持杆不动，将绳的右端缓慢上移到b′位置，请分析判断此过程中：①夹角
大小的变化情况，并画出绳的右端在b′位置时，绳子和杂技演员的位置分布图景；
α②两绳上张力F的合力的变化情况；③每根绳子上张力F大小的变化情况。
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学科网（北京）股份有限公司21．（2021秋•成都期末）如图，质量为m ＝1kg的物体A叠放在质量为m ＝2kg的物体
1 2
B上，B叠放在质量为m ＝5.2kg的木板C上，C放在倾角为 ＝37°的固定光滑斜面上，
3
B、C通过绕过光滑定滑轮的细绳相连，连接A与挡板、B与θC的细绳均与斜面平行。
已知C匀速下滑时，A处于静止状态，A与B之间的动摩擦因数为 ＝0.9，重力加速
1
度g＝10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°μ＝0.8。求：
（1）A受到细绳的拉力大小；
（2）B与C之间的动摩擦因数 ；
2
（3）若C与斜面之间的动摩擦因μ 数为
3
＝0.15，C的材料不变，质量可为任意大小，要
使整个装置保持静止状态，则C的质量μ的取值范围。
22．（2019•新课标Ⅲ）用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将
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学科网（北京）股份有限公司其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°．
重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为
F 、F ，则（ ）
1 2
A．F ＝ mg，F ＝ mg B．F ＝ mg，F ＝ mg
1 2 1 2
C．F ＝ mg，F ＝ mg D．F ＝ mg，F ＝ mg
1 2 1 2
23．（2020•山东）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 ，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μ 滑动，则 的值为（ ）
μ
A． B． C． D．
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9
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