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专题01 力与物体的平衡（原卷版）
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........................................1
........................................2
........................................2
考点01 物体的受力分析及静态平衡...........................3
考向一 物体的受力分析及静态平衡....................3
考向二 整体法与隔离法........................................6
考向三 活结与死结、动杆与定杆的弹力............8
考点02 动态平衡及极值问题.....................................9
考向一 动态平衡问题............................................9
考向二 动态平衡问题中的临界与极值问题......10
考点03 力电、力热综合平衡问题............................10
考向一 力电综合静态平衡问题..........................10
考向二 力电综合动态平衡问题..........................12
考向三 力热综合平衡问题..................................13
………………………………………………………………………………………………
考点要求
考题统计
物体的受力分析
考向一 物体的受力分析及静态平衡：2023•河北•高考真题、2023•广东•高考真
题、2023•重庆•高考真题、2023•浙江•高考真题、2023•浙江•高考真题、2022•
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及静态平衡
湖南•高考真题、2022•重庆•高考真题、2022•浙江•高考真题、2021•重庆•高考
真题、2021•广东•高考真题、
考向二 整体法与隔离法：2023•浙江•高考真题、2023•山东•高考真题、2023•
江苏•高考真题、2022•海南•高考真题、2022•广东•高考真题、2022•浙江•高考
真题
考向三 活结与死结、动杆与定杆的弹力：2022•辽宁•高考真题、2023•海南•高
考真题、
动态平衡及极值问题
考向一 动态平衡问题：2022•河北•高考真题、2021•湖南•高考真题
考向二 动态平衡问题中的临界与极值问题：2022•浙江•高考真题
力电、力热综合平衡问
题
考向一 力电综合静态平衡问题：2023•海南•高考真题、2023•江苏•高考真题、
2023•浙江•高考真题、2023•浙江•高考真题、2021•江苏•高考真题、2021•海
南•高考真题
考向二 力电综合动态平衡问题：2023•湖南•高考真题
考向三 力热综合平衡问题：2023•湖北•高考真题、2022•全国乙卷•高考真题
1.考频：本专题属于基础热点内容；
2.考向：①单物体、多物体的静态平衡；②静电力、安培力、洛伦兹力作用下的静态平衡问题；③与热学
结合的静态平衡问题④单物体、多物体的动态平衡及极值问题；
3.应试策略
为了考试中快速解决本专题涉及的问题，提高解决物理问题的效率和准确性，在备考过程中需要深入理解
力和力的运算法则、正确进行受力分析以及熟练应用力的平衡的各种表达形式解决问题，建议从以下几点
进行训练：
①理解基本概念：包括力的定义、分类（如重力、摩擦力、弹力等）、特性（如方向、大小）以及作用效
果。
②掌握力的运算法则：熟悉向量加法、力的合成与分解，了解平行四边形法则和三角形法则。
③受力分析：对给定物体进行正确的受力分析，识别所有作用在物体上的力，并确定它们的方向和大小。
④力的平衡条件：掌握静态平衡的条件（合力为零），并能够应用到具体问题中。
⑤解决物理问题的基本思路：先明确问题的类型和目的，再选择合适的物理原理和数学工具进行分析计算。
⑥连接体问题和动态平衡问题：学会选择研究对象（整体或隔离部分），简化问题并快速找到解决方案。
⑦平衡条件的合适形式：根据不同的平衡问题，选择最合适的形式（如数值方法、解析方法）来解题。
⑧解题方法：通过临界极值法、函数法、图像法、整体法、隔离法等不同方法来解决问题，视情况选择最
适合的方法。
⑨联系生活实际：将学到的物理知识应用到生活中的平衡现象，增强理论与实践的结合。
⑩提高解题能力：通过大量练习题和实际问题，提升运用物理知识解决实际问题的能力。
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考点01 物体的受力分析及静态平衡
考向一 物体的受力分析及静态平衡
1．（2023·河北·高考真题）如图，轻质细杆
上穿有一个质量为
的小球
，将杆水平置于相互垂直的
固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成
角，则左侧斜面对杆
支持力的
大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（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，∠aOb =90
∘，半径Ob与重力的夹角为37°。已知sin37
∘=0.6，cos37
∘=0.8，则圆柱体
受到的支持力Fa、Fb大小为( )
A. Fa=0.6G，Fb=0.4G
B. Fa=0.4G，Fb=0.6G
C. Fa=0.8G，Fb=0.6G
D. Fa=0.6G，Fb=0.8G
3．（2023·重庆·高考真题）矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作
用力大小均为F，夹角为α（如图），则该牙所受两牵引力的合力大小为（ ）
A．
B．
3
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C．
D．
4．（2023·广东·高考真题）如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可
视为斜面，与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力
、支持力
、摩擦力
和磁
力
的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（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FT，墙壁对足球的支持力为F N，则( )
A. FT < F N
B. FT = F N
C. FT >G
D. FT =G
6．（2022·湖南·高考真题）2022 年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示
杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围
内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是（ ）
A．
B．
C．
D．
4
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7．（2022·重庆•高考真题）如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m 的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉
力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向
右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力（ ）
A．大小等于
B．大小等于
C．方向竖直向上
D．方向水平向左
8．（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
9．（2021·重庆·高考真题）如图所示，人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F，该力与水平方向的
夹角为
，则该力在水平方向的分力大小为（ ）
5
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A．
B．
C．F
D．
10．（2021·广东·高考真题）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（ ）
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
考向二 整体法与隔离法
11．（2023·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θ =60❑
∘。一重为G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
12．（2023·山东·高考真题）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。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性
6
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限度内，每根弹簧的劲度系数为（ ）
A．10N/m
B．100N/m
C．200N/m
D．300N/m
13．（2023·江苏·高考真题）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为
m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的
。每条腿对月球
表面压力的大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
14．（2022·海南·高考真题）我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石
块1、6 固定，2、5 质量相同为m，3、4 质量相同为
，不计石块间的摩擦，则
为（ ）
A．
B．
C．1
D．2
15．（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄
静止时，连接
的轻绳处于绷紧状态。
O 点是三根轻绳的结点，F、
和
分别表示三根绳的拉力大小，
且
。下列关系式正确
的是（ ）
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A．
B．
C．
D．
16．（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
＋F
D．电子秤对Q 的支持力大小等于
＋
考向三 活结与死结、动杆与定杆的弹力
17．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝
与竖直方向夹角分别为
。用
分别表示
的拉力，则（ ）
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A．
的竖直分力大于
的竖直分力
B．
的竖直分力等于
的竖直分力
C．
的水平分力大于
的水平分力
D．
的水平分力等于
的水平分力
18．（2023·海南·高考真题）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（ ）
A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C．重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小
D．重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变
考点02 动态平衡及极值问题
考向一 动态平衡问题
1．（2022·河北·高考真题）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的
点，将木板以底
边
为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在
转动过程中（ ）
A．圆柱体对木板的压力逐渐增大
B．圆柱体对木板的压力先增大后减小
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C．两根细绳上的拉力均先增大后减小
D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
2．（2021·湖南·高考真题）质量为
的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，
为半
圆的最低点，
为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为
的小滑块。用推力
推动小滑块由A 点向
点缓慢移动，力
的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，
下列说法正确的是（ ）
A．推力
先增大后减小
B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C．墙面对凹槽的压力先增大后减小
D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
考向二 动态平衡问题中的临界与极值问题
3．（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
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考点03 力电、力热综合平衡问题
考向一 力电综合静态平衡问题
1．（2023·海南·高考真题）如图所示，一光滑绝缘轨道水平放置，直径上有A、B 两点，AO= 2cm，OB=
4cm，在AB 固定两个带电量分别为Q1、Q2的正电荷，现有一个带正电小球静置于轨道内侧P 点（小球可
视为点电荷），已知AP：BP=n：1，试求Q1：Q2是多少（ ）
A．2n2：1
B．4n2：1
C．2n3：1
D．4n3：1
2．（2023·江苏·高考真题）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L 形导线通以恒定电流I，放置在磁场
中．已知ab 边长为2l，与磁场方向垂直，bc 边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（ ）
A．0
B．BIl
C．2BIl
D．
3．（2023·浙江·高考真题）如图所示，质量为M、电阻为R、长为L 的导体棒，通过两根长均为l、质量不
计的导电细杆连在等高的两固定点上，固定点间距也为L。细杆通过开关S 可与直流电源
或理想二极管
串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为B 的匀强磁场，不计空气阻力和其它电阻。
开关S 接1，当导体棒静止时，细杆与竖直方向的夹角固定点
；然后开关S 接2，棒从右侧开始运动
完成一次振动的过程中（ ）
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A．电源电动势
B．棒消耗的焦耳热
C．从左向右运动时，最大摆角小于
D．棒两次过最低点时感应电动势大小相等
4．（2023·浙江·高考真题）AB、CD 两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。
两板间距10cm，电荷量为
、质量为
的小球用长为5cm 的绝缘细线悬挂于A 点。闭
合开关S，小球静止时，细线与AB 板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD 板上的M 点（未标出），则
（ ）
A．MC 距离为
B．电势能增加了
C．电场强度大小为
D．减小R 的阻值，MC 的距离将变大
5．（2021·江苏·高考真题）在光滑桌面上将长为
的软导线两端固定，固定点的距离为
，导线通有电
流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为（ ）
A．
B．
C．
D．
6．（2021·海南·高考真题）如图，V 型对接的绝缘斜面M、N 固定在水平面上，两斜面与水平面夹角均为
，其中斜面N 光滑。两个质量相同的带电小滑块P、Q 分别静止在M、N 上，P、Q 连线垂直于斜
面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则P 与M 间的动摩擦因数至少为（ ）
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A．
B．
C．
D．
考向二 力电综合动态平衡问题
7．（2023·湖南·高考真题）如图（a），直导线MN 被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所
在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截
面图如图（b）所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是（ ）
A．当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N 指向M
B．电流I 增大，静止后，导线对悬线的拉力不变
C．tanθ 与电流I 成正比
D．sinθ 与电流I 成正比
考向三 力热综合平衡问题
8．（2023·湖北·高考真题）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面
积分别为S、
，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，
左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。
现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降
，左侧活塞上升
。已知大气压
强为
，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求：
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（1）最终汽缸内气体的压强。
（2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
9．（2022·全国乙卷·高考真题）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ
和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通
过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为
、m，面积分别为
、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状
态，此时弹簧的伸长量为
，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为
。已知活
塞外大气压强为
，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）
（1）求弹簧的劲度系数；
（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
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