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专题01 力与物体的平衡
一、单选题
1
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1．（2024·重庆·模拟预测）如果把重庆看成一幅大型立体山水画，那么在长江上划破天际的两组索道就是
这幅画作里的“点睛之笔”。如题图所示，索道轿厢通过四根等长的吊臂吊在钢丝上，取每根吊臂的张力
沿吊臂方向，每根吊臂与水平方向的夹角接近45°，轿厢和乘客的总重力为
。轿厢匀速运动时，
与
的关系最接近（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】由图可知，四根吊臂对称分布，有
得
故选 B。
2．（2024·广东汕头·一模）消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个
碗的正视图如图所示，其中a、b 分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是（ ）
A．若减小a、b 间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小
B．若减小a、b 间距，碗仍保持竖直静止，a 杆受到的弹力不变
C．若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b 杆之间，碗受到杆的作用力变小
D．若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b 杆之间，碗受到杆的作用力不变
【答案】D
2
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【详解】
A．若减小a、b 间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项A 错误；
B．对碗受力分析如图，设b 点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ，则
若减小a、b 间距，则θ 减小，a 杆受到的弹力F1减小，选项B 错误；
CD．杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b 杆之间，则碗
受到杆的作用力不变，总等于重力，选项C 错误，D 正确。
故选D。
3．（22-23 高三下·北京海淀·阶段练习）如图所示，大型起重机的吊钩受到的力是一组共点力。设被起吊
的重物的质量为m，钢丝绳与吊钩的质量忽略不计，吊钩下面悬挂重物的四根钢丝绳对吊钩的拉力大小依
次为F1、F2、F3、F4，吊钩上方的动滑轮组对吊钩的拉力大小为F5。重力加速度大小为g。在起重机将被
起吊的重物向上匀速提升的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．F5大于mg
B．F1、F2、F3、F4、F5的合力等于2mg
C．F1、F2、F3、F4的大小均等于
D．F2、F3、F4、F5的合力大小等于F1
【答案】D
3
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【详解】根据对称性可知，F1、F2、F3、F4的大小均相等，与拉力F5等大反向，由平衡条件有
A．可知F5等于mg，故A 错误；
B．F1、F2、F3、F4、F5的合力等于0，故B 错误；
C．F1、F2、F3、F4的大小均大于
，故C 错误；
D．由平衡条件推论可知，F2、F3、F4、F5的合力大小等于F1，故D 正确。
故选D。
4．（23-24 高三上·广东深圳·期末）中医作为中华优秀传统文化之一，因其博大精深在现代医疗中发挥着
不可替代的作用。图为中医师给病人抓药采用的中药秤，由秤杆、秤砣、秤盘和细绳构成。某一中药秤的
三根细绳对称地系在秤盘上且与水平面成60°，假设每根细绳能够承受的最大张力为
N，秤盘的质量
可忽略不计，该秤盘能提起中药的重量最多为（ ）
A．30N
B．45N
C．
N
D．
N
【答案】B
【详解】对秤盘及中药整体受力分析，受三根绳子拉力F 以及重力G，受力平衡，沿竖直方向正交分解，
根据对称性以及竖直方向受力分析可知
又因为
，因此
故选B。
4
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5．（2023·湖北·模拟预测）一些巧妙的工业设计能极大地为人们的生活提供便利。如图是竖直放置的某款
可调角度的简便磨刀器，该磨刀器左右两侧对称，通过调整磨刀角度可以使该磨刀器的两侧面与刀片尖端
的两侧面紧密贴合，就可以轻松满足家庭日常的各种磨刀需求。关于在使用磨刀器的过程中，下列说法正
确的是（ ）
A．向后轻拉刀具，磨刀器受到的摩擦力向前
B．若水平匀速向后拉动刀具，则磨刀器对刀具的作用力竖直向上
C．加速后拉刀具，刀具受到的摩擦力小于磨刀器受到的摩擦力
D．对同一把刀具在竖直方向上施加相同压力时，磨刀器的夹角越小，越难被拉动
【答案】D
【详解】A．磨刀过程中，向后轻拉刀具，刀具受到的摩擦力的合力向前，根据牛顿第三定律，磨刀器受
到的摩擦力向后，故A 错误；
B．若水平匀速向后拉动刀具，从两个方向看，受力分析如图示
5
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磨刀器对刀具的作用力是指两个接触面的支持力与摩擦力的合力，方向应向前方偏上，故B 错误；
C．根据牛顿第三定律可知，刀具受到的摩擦力等于磨刀器受到的摩擦力，故C 错误；
D．刀具对磨刀器正压力的两分力夹角应为磨口角的补角，故磨刀器的夹角越小，正压力的两分力夹角越
大，当施加相同的正压力时，则两分力越大，故拖动时的滑动摩擦力越大就越难被拉动，故D 正确。
故选D。
6．（22-23 高三上·河南安阳·开学考试）在没有起重机的情况下，工人要将油桶搬运上汽车，常常用如图
所示的方法。已知油桶重力大小为G，斜面的倾角为
。当工人对油桶施加方向不同的推力F 时，油桶始
终处于匀速运动状态。假设斜面与油桶的接触面光滑。在推力F 由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，
以下关于油桶受力的说法正确的是（ ）
A．若力F 沿水平方向，F 的大小为
B．若力F 沿水平方向，斜面对油桶的支持力大小为
C．F 由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，斜面对油桶的支持力逐渐变大
D．F 由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，推力F 的最小值为
【答案】D
【详解】AB．当力F 沿水平方向时，由于油箱为匀速运动状态，因此受力平衡，则水平和竖直方向上有
解得
故AB 错误；
CD．当力F 由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，油桶的受力分析图如下所示
故支持力在逐渐变小，且推力最小为力F 和支持力N 垂直，也即沿斜面方向，此时最小值为
6
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故C 错误，D 正确。
故选D。
7．（2023·浙江绍兴·二模）如图所示，拖车的缆绳将违章车与拖车拴在一起，使违章车停在倾斜坡道上保
持静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．缆绳对违章车的拉力等于违章车对缆绳的拉力
B．违章车对坡道的作用力的方向一定与坡道垂直
C．坡道与水平面的夹角越小，坡道受到的压力也越小
D．违章车一定只受到重力、支持力、拉力三个力的作用
【答案】A
【详解】A．根据牛顿第三定律可知，缆绳对违章车的拉力等于违章车对缆绳的拉力，A 正确；
B．违章车对坡道的作用力可能是摩擦力和支持力的合力，这个合力与坡道不垂直；若违章车只受坡道的
支持力，没有摩擦力，违章车对坡道的作用力的方向与坡道垂直，B 错误；
C．设坡道与水平面的夹角为
，则
坡道与水平面的夹角越小，坡道受到的压力越大，C 错误；
D．违章车除了受到重力、支持力、拉力之外还有可能受到坡道对它的摩擦力，D 错误。
故选A。
8．（2023·湖南衡阳·二模）如图
为常见的“汽车千斤顶”。当汽车需要换轮胎时，司机将它放在车
身底盘和地面之间，只需摇动手柄使螺旋杆
转动，O、A 之间的距离就会逐渐减小，O、C 之间的距离
就会增大，就能将汽车车身缓缓地顶起来。在千斤顶将汽车顶起来的过程中，下列关于
、
之间的弹
力的说法正确的是（ ）
7
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A．
、
之间的弹力不断变大
B．
、
之间的弹力不断变小
C．
之间的弹力变大、
之间的弹力变小
D．
之间的弹力变小、
之间的弹力变大
【答案】B
【详解】对
点进行受力分析，它受到竖直方向的汽车对它的压力，大小等于汽车的重力
；
方向杆
的拉力
，
方向的弹力
，
与水平方向夹角为
，可知
当
变大时，
和
均变小。
故选B。
9．（2024·湖南岳阳·二模）电影《热辣滚烫》讲述了一个女孩通过学习拳击实现自我蜕变的励志故事。沙
袋用绳竖直悬挂，主角对沙袋施加300N 的作用力，通过调整施力方向使沙袋缓慢移动，尝试了各种施力
方向后发现绳偏离竖直方向的最大夹角为
，则沙袋的重力为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】根据力的三角形，当施力方向与绳子垂直时，此时绳偏离竖直方向的夹角最大，沙袋的重力为
故选D。
8
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10．（2024·安徽芜湖·二模）如图所示，光滑圆环竖直固定，ac 为水平直径，bd 为竖直直径，一根轻绳P
端固定在竖直墙面上，轻绳跨过圆环后另一端Q 与重物B 相连，轻质动滑轮挂在轻绳上，动滑轮下吊着重
物A，Pbd 所在平面与圆环所在平面垂直，A、B 均处于静止状态，不计一切摩擦，下列说法正确的是（
）
A．若将竖直圆环向右平移，则PQ 绳中拉力变大
B．若将竖直圆环向右平移，则PQ 绳对圆环拉力不变
C．若将轻绳Q 端悬系在竖直圆环上，则悬点从a 到b 移动的过程中绳中拉力保持不变
D．若将轻绳Q 端悬系在竖直圆环上，则悬点从a 到b 移动的过程中绳中拉力一直增加
【答案】B
【详解】AB．A、B 均处于静止状态，对B，根据平衡条件可得
对A，设绳子间的夹角为
，根据平衡条件可得
可知拉力T 和绳子间夹角均保持不变，故A 错误，B 正确；
CD．若将轻绳Q 端固定在竖直圆环上，则悬点a 到b 移动的过程中，悬点之间的水平距离变小，绳间夹角
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逐渐减小，绳中拉力逐渐减小，故CD 错误。
故选B。
二、多选题
11．（2023·广东·二模）耙在中国已有1500 年以上的历史，北魏贾思勰著《齐民要术》称之为“铁齿楱”，
将使用此农具的作业称作耙。如图甲所示，牛通过两根耙索拉耙沿水平方向匀速耙地。两根耙索等长且对
称，延长线的交点为
，夹角
，拉力大小均为F，平面
与水平面的夹角为
（
为
AB 的中点），如图乙所示。忽略耙索质量，下列说法正确的是（ ）
A．两根耙索的合力大小为F
B．两根耙索的合力大小为
C．地对耙的水平阻力大小为
D．地对耙的水平阻力大小为
【答案】BC
【详解】AB．两根耙索的合力大小为
A 错误，B 正确；
CD．由平衡条件，地对耙的水平阻力大小为
C 正确，D 错误。
故选BC。
12．（22-23 高一上·四川成都·期末）蛀牙是口腔中多种因素复合作用所导致的牙齿硬组织进行性病损。蛀
牙患者就餐时，把沙粒嚼到牙洞处容易使牙齿裂开，图（a）为上述过程的示意图。将沙粒视为球形，牙
洞视为小角度V 形槽，建立如图（b）所示的物理模型，下列说法正确的是（ ）
10
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A．其它条件一定，沙粒越大牙齿越容易裂开
B．其它条件一定，沙粒越小牙齿越容易裂开
C．其它条件一定，牙洞越大牙齿越容易裂开
D．其它条件一定，牙洞越小牙齿越容易裂开
【答案】BC
【详解】AB．设沙粒受到牙洞的作用力
与竖直方向夹角为
，就餐时咀嚼的力F 一样，沙粒越大作用力
与竖直方向夹角越小
沙粒越小
越大，其它条件一定，沙粒越小牙齿越容易裂开，故B 正确A 错误；
CD．其它条件一定，牙洞越大
越大，
作用力越大，所以牙洞越大牙齿越容易裂开，故C 正确D 错误。
故选BC。
13．（22-23 高三下·湖南衡阳·阶段练习）如图在一半径为R 的表面光滑的半球形容器的球心O 点，用长为
的绝缘细线悬挂一质量为
、电荷量为
的小球A，在容器内放置一质量为m、电荷量为
的小球
B，已知B 与容器绝缘。两球在如图所示的位置处于平衡状态，此时细线与竖直方向的夹角
。下列
说法正确的是（ ）
A．容器对小球B 的支持力等于细线对小球A 的拉力
B．容器对小球B 的支持力等于细线对小球A 拉力的2 倍
11
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C．细线对小球A 的拉力为小球A 重力的
D．两小球间的库仑力为小球A 重力的
【答案】AC
【详解】AB．如图1 所示，连接
交过球心O 的竖直线于P 点，分析两小球的受力，并将力经适当平移，
构成矢量三角形，根据力的矢量三角形与几何三角形相似，可得
所以
故A 正确，B 错误；
C．把小球A、B 看作整体，对整体受力分析如图2 所示，正交分解，可得
解得
故C 正确；
D．对小球A，设两小球间的库仑力为F，则有
12
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故D 错误。
故选AC。
14．（2024·湖北·模拟预测）抓娃娃机是一种深受青少年喜爱的游戏设备，其利用机器自身所带的爪子抓
取箱柜内的物品。下图为某款抓娃娃机结构简图，其中机械臂15 一端铰链在水平横梁上，另一端铰链在质
量为m 的抓手16 上。机械臂可当成长度为L 的轻绳。12 为轻质细绳。设重力加速度为g，机械臂拴结点与
横梁左端点水平间距为2L，绳12 上拉力为F1，机械臂15 上拉力为F2，某次游戏时通过轻绳牵引将抓手从
最低点缓慢提升到最高点，针对这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．机械臂上拉力大于轻绳上的拉力
B．轻绳中的张力F1一直在增加
C．机械臂中弹力F2先增大再减小
D．
【答案】AB
【详解】ACD．根据题意可知机械臂长度为L 不变，其运动轨迹为圆弧，如下图所示。
对抓手进行受力分析，可知力构成的三角形与实物三角形
相似（
为机械臂拴结点位置，
为抓手位
置，
为绳12 的延长线与
点竖直方向的交点），则有
且由动态分析图像可知机械臂与轻绳先是锐角后变为直角之后又变为锐角，所以当绳12 与圆弧相切时，
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，此时两力的平方和最小，则有
机械臂与轻绳垂直时
长度最大，所以
的长度先增大后减小，则比值
先减小后增大，因为
长度
不变，则
先减小后增大；根据几何关系可知细绳12 与水平方向夹角小于机械臂与水平方向夹角，所以
，所以
长度一直小于
，即机械臂上拉力一直大于轻绳上的拉力。故A 正确，CD 错
误；
B．因为
由分析可得从初始状态到图示状态
增大得比
更快，所以前一阶段
会增大，之后
减小，
继续
增大，则后一阶段
继续增大，即轻绳中的张力F1一直在增加。故B 正确。
故选AB。
15．（23-24 高三下·河北沧州·阶段练习）如图，家用三层篮球收纳架由两根平行的竖直立柱、三对倾斜挡
杆和一个矩形底座ABCD 构成，同一层的两根倾斜挡杆平行且高度相同并与竖直立柱成60°角，每侧竖直
立柱与对应侧的三根倾斜挡杆及底座长边在同一平面内。开始时收纳架置于水平地面上，竖直立柱处于竖
直方向，将收纳架以AB 边为轴，沿顺时针方向缓慢旋转90°，篮球的直径大于竖直立柱与倾斜挡杆构成的
两平面间的距离，不计篮球与倾斜挡杆和竖直立柱的摩擦力，篮球始终处于静止状态，则在此过程中关于
第二层篮球受力情况的说法正确的是（ ）
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A．两倾斜挡杆对篮球的作用力一直减小
B．其中一个倾斜挡杆对篮球的作用力先增大再减小
C．两竖直立柱对篮球的作用力一直增大
D．其中一个竖直立柱对篮球的作用力先增大再减小
【答案】AD
【详解】对第二层的篮球进行受力分析，如下图所示。
收纳架以AB 边为轴，沿顺时针方向缓慢旋转90°时，倾斜挡杆对篮球的作用力和竖直立柱对篮球的作用力
方向夹角不变，所以旋转过程中根据矢量三角形法则可知两倾斜挡杆对篮球的作用力一直减小，竖直立柱
对篮球的作用力一直增大后减小，一个竖直立柱对篮球的作用力先增大再减小。
故选AD。
15
