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专题01 力和平衡
1．（2024·江苏宿迁·一模）运动员以图示的姿势静止于水平地面上，则运动员
（ ）
A．一定受到摩擦力
B．对地面的压力就是重力
C．受到的支持力和重力是一对平衡力
D．受到的支持力是由于脚掌形变产生的
【答案】C
【详解】A．运动员静止于水平地面上，水平方向受力平衡，可知运动员不受摩擦力
的作用，故A 错误；B．运动员对地面的压力大小等于运动员的重力大小，压力、重
力是不同性质的力，故运动员对地面的压力不是重力，故B 错误；C．运动员受到的
支持力和重力是一对平衡力，故C 正确；D．运动员受到的支持力是由于地面形变产
生的，故D 错误。故选C。
2．（2024·贵州贵阳·一模）如图所示，一矩形晾衣架挂在固定水平横杆上。绳与衣架
边框的接点A 和D 与B 和C 到邻近短边的距离相等，O 为绳与挂钩的结点。测得
AB=CD=32cm、AD=BC=24cm、轻质软绳OA=OB=OC=OD=25cm，衣架和夹子的总
质量为0.3kg。重力加速度g 取10m/s2，则每根绳的拉力大小为（ ）
A．0.75N
B．1.25N
C．1.4N
D．1.6N
【答案】B
【详解】根据几何关系有
设绳
与竖直方向的夹角为
，
1
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根据几何关系有
晾衣架受力平衡，根据平衡条件可得
解
得每根绳的拉力大小为
故选B。
3．（2024·广西贵港·一模）如图所示，用三个完全相同的小立柱将足球支起，小立柱
的上端可视为点，小立柱的位置连线成正三角形，放在水平桌面上，足球与小立柱的
触点与足球球心的连线与竖直方向的夹角均为37°，已知每个小立柱对足球的支持力大
小为2.5N，不计足球与小立柱间的摩擦及小立柱的重力，已知
，
，则下列说法正确的是（ ）
A．单个小立柱对足球的支持力方向竖直向上
B．足球所受的重力为7.5N
C．足球对小立柱的作用力与桌子对小立柱的作用力是平衡力
D．足球对小立柱的作用力与桌子对小立柱的作用力是相互作用力
【答案】C
【详解】A．弹力的方向垂直接触面指向受力物体，故单个小立柱对足球的支持力方
向斜向上，故A 错误；B．对足球进行受力分析，根据平衡条件可知，三个立柱对足
球的作用力的合力与足球受到的重力平衡，足球所受的重力为
故B
错误；
CD．足球对小立柱的作用力与桌子对小立柱的作用力作用在同一物体上，大小相等，
方向相反，是一对平衡力，故C 正确，D 错误。故选C。
4．（2024·河南南阳·一模）质量均
的
、b 两木块叠放在水平面上，如图所示
受到
斜向上与水平面
角的F 作用，
受到斜向下与水平面成
角等大的
作用，两力在同
一竖直平面内，此时两木块保持静止，则（ ）
A．
对
的支持力一定等于
B．水平面
的支持力可能大于
2
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C．
之间一定存在静摩擦力
D．
与水平面之间可能存在静摩擦力
【答案】C
【详解】AC．对a 受力分析受重力、支持力、拉力以及b 对a 的静摩擦力处于平衡状
态，在水平方向上有
在竖直方向有
则
故A 错误，C 正确；B．由竖直方向受力平衡可知两个力
的竖
直分量平衡，故地面对
的支持力等于
，故B 错误；D．对
整体受力分析，
可知在水平方向上，F 的分力大小相等，方向相反，则地面对b 无摩擦力，故D 错误。
故选C。
5．（2024·广东湛江·一模）如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。铺设
瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正
中间后，瓦片静止在檩条上。已知檩条间距离为
，檩条与水平面夹角均为
，最大
静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．仅减小
时，瓦片与每根檩条间的摩擦力的合力变大
B．仅减小
时，瓦片与每根檩条间的弹力的合力变小
C．仅减小
时，瓦片与每根檩条间的弹力变大
D．仅减小
时，瓦片可能会下滑
【答案】D
【详解】CD．檩条给瓦片的支持力如下图所示
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两檩条给瓦片的支持力与檩条垂直向上的夹角为
，则有
若仅减小
檩条间的距离d 时，夹角
变小，则两檩条给瓦片的支持F 力变小，故瓦片与每根檩
条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能下滑，故C 错误，D 正确；AB．若
仅减小
时，根据
可知瓦片与檩条间的摩擦力的合力变小，根据
可知若仅减小
时，瓦片与檩条间的弹力的合力变大，故AB 错误。
故选D。
6．（2024·广西河池·一模）在“互联网＋”时代，网上购物已经成为一种常见的消费
方式，网购也促进了快递业发展。如图，一快递小哥在水平地面上拖拉一个货箱，货
箱和里面快递的总质量为30kg，货箱与地面间的动摩擦因数
。若该小哥拉着货
箱在水平地面上做匀速直线运动，取
，则所施加拉力的最小值和方向为（
）
A．大小为100N，方向指向左上方与水平方向成30°
B．大小为100N，方向指向左上方与水平方向成60°
C．大小为150N，方向指向左上方与水平方向成30°
D．大小为150N，方向指向左上方与水平方向成60°
【答案】C
【详解】根据题意，设施加拉力为
，方向与水平面夹角为
，则有
整理可得
由数学知识，令
，
则有
当
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时，即
有最小值，最小值为
方向指向左上方与水
平方向成30°。故选C。
7．（2024·河北·一模）飞艇常常用于执行扫雷、空中预警、电子干扰等多项作战任务。
如图所示为飞艇拖拽扫雷具扫除水雷的模拟图。当飞艇匀速飞行时，绳子与竖直方向
恒成θ 角。已知扫雷具质量为m，重力加速度为g，扫雷具所受浮力不能忽略，下列说
法正确的是（ ）
A．扫雷具受3 个力作用
B．绳子拉力大小为
C．海水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力
D．绳子拉力一定大于mg
【答案】C
【详解】A．对扫雷具进行受力分析，受到受重力、浮力、拉力和水的水平方向的摩
擦力等四个力的作用，如图所示：
故A 错误；BD．根据平衡
条件，竖直方向
水平方向
计算得出
因此绳子的拉力
不一定大于重力；故BD 错误；C．扫雷具受到海水的作用力在水平方向的分力等于海
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水对扫雷具的摩擦力，等于拉力的水平分力，即小于绳子的拉力，而绳子拉力不一定
大于mg，故C 正确。故选C。
8．（2024·安徽合肥·一模）随着抖音、快手等小软件的出现，人们长时间低头导致颈
椎病的发病率越来越高。现将人体头颈部简化为如图所示的模型，如图甲所示，A 点
为头部的重心，AO 为提供支持力的颈椎（视为轻杆），可绕O 点转动，AB 为提供拉
力的肌肉（视为轻绳）。当人直立时，颈椎所承受的压力大小等于头部的重力大小
G；如图乙，当人低头时，AO、AB 与竖直方向的夹角分别为20°、40°。下列关于图乙
的说法中正确的是（ ）
A．颈部肌肉的拉力大于G
B．颈部肌肉的拉力小于G
C．颈椎受到的压力大于
D．颈椎受到的压力小于
【答案】C
【详解】AB．提供拉力的肌肉与头部相当于构成一个活杆死结模型，由于AB 拉力和
头部重力G 与AO 夹角相等，合力沿AO 指向O，根据对称性可知颈部肌肉的拉力大小
为G。故AB 错误；CD．根据平衡条件及力的矢量合成可知，颈椎受到的压力大小为
故C 正确，D 错误。故选C。
9．（2011 高三·全国·专题练习）如下图所示，清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自
己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为α，悬绳对工人的
拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，空中作业时工人与玻璃的水平距离为定
值，则
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A．
B．
C．在空中同一位置作业，当桶中的水不断减少，F1与F2同时减少
D．若缓慢增加悬绳的长度，F1减小，F2增大
【答案】C
【详解】AB．由受力分析可知
选项AB 错误；CD．在空中同一位置
作业，当桶中的水不断减少，α 不变，重力变小，F1与F2同时减少；若缓慢增加悬绳
的长度，α 变小，重力不变，F1与F2同时减少，选项C 正确，D 错误。故选C。
10．（2024·河北唐山·一模）如图所示，用一根轻质细绳将重为10N 的画框对称悬挂
在竖直墙上，画框上两个挂钉间的距离为0.5m。若绳能承受的最大拉力为10N，要使
绳不会被拉断，绳子的最短长度为（ ）
A．
B．0.5m
C．
D．1.0m
【答案】C
【详解】对画进行受力分析如图
受到重力mg 和两个大小相等的细绳拉力F1、F2的作用而处于静
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止状态，当
时，对应于细绳不被拉断的最小长度为L，设此时F1和
F2与竖直方向的夹角都为
，由平衡条件知
解得
设画框
上两个挂钉间的距离为的d，绳子的最小长度为
故选C。
11．（2024·河北·一模）如图所示，粗糙水平地面上放有横截面为
圆的柱状物体A，
A 与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B，A、B 均保持静止。若将A 向左移动少许，
下列说法正确的是（ ）
A．B 对A 的作用力不变
B．墙对B 的作用力不变
C．地面对A 的摩擦力不变
D．地面对A 的支持力不变
【答案】D
【详解】B．对物体B 受力分析，受到重力mg、A 对B 的支持力
和墙壁对B 的支持
力N，如图
当A 向左移动后，A 对B 的支持力
的方向不断变化，根据平衡条件结合合成法可以
知道A 对B 的支持力
和墙壁对B 的支持力N 都在不断减小。由牛顿第三定律可知B
对A 的作用力在不断减小。故AB 错误；CD．对A 和B 整体受力分析，受到总重力
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G、地面支持力FN，地面的摩擦力f 和墙壁的弹力N，如图
根据平衡条件，有f=N，FN=G 故地面的支持力不变，地面的摩擦力f 随着墙壁对B 的
支持力N 的不断减小而不断减小。故C 错误；D 正确。故选D。
12．（2024·福建泉州·一模）如图，一个球形碗固定在水平地面上，一只甲虫（可视为
质点）从碗内最低点开始沿左侧缓慢往上爬行，则在爬行过程中（ ）
A．碗对甲虫的支持力逐渐增大
B．碗对甲虫的摩擦力逐渐增大
C．碗对甲虫的作用力逐渐减小
D．甲虫所受的合外力逐渐减小
【答案】B
【详解】AB．对甲虫进行受力分析，如图所示
根据平衡条件有
，
甲虫往上缓慢往上爬行，
增大，可知，碗对甲虫的支持力逐渐减小，碗对甲虫的摩
擦力逐渐增大，故A 错误，B 正确；C．碗对甲虫有摩擦力与支持力两个力作用，则碗
对甲虫的作用力为这两个力的合力，根据平衡条件可知，碗对甲虫的作用力始终等于
重力，故C 错误；D．甲虫从碗内最低点缓慢往上爬行，甲虫处于动态平衡状态，可
知，甲虫所受的合外力始终为0，故D 错误。故选B。
13．（2024·四川·一模）小球A、B 通过一条轻绳跨过定滑轮连接，它们穿在一根竖直
杆上。当小球A、B 平衡时，连接两球的轻绳与竖直杆的夹角分别为
和
。不计所
有接触面间的摩擦，若小球A 的质量为
，则小球B 的质量为（ ）
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A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】设轻绳的拉力大小为T，则对小球A 有
对小球B 有
解得小球B 的质量
故选A。
14．（2024·黑龙江哈尔滨·一模）如图甲所示，直导线P、Q 分别被两根等长且平行的
绝缘轻绳悬挂于水平轴上，且P 固定于水平轴正下方，两组绳长也相同，其截面图如
图乙所示，导线P 通以垂直纸面向里的电流；导线Q 电流方向未知，平衡时两导线位
于同一水平面，且两组绝缘轻绳与竖直方向夹角均为
。已知Q 的质量为m，重力加
速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．导线Q 中电流方向垂直纸面向里
B．导线P、Q 间的安培力大小为
C．仅使导线P 中电流I 缓慢增大且
不超过90°，导线Q 对悬线的拉力大小逐渐
增大
D．当导线P 中电流突然消失的瞬间，导线Q 受到两绳的拉力大小之和为
【答案】B
【详解】A．对Q 进行受力分析可知，P 对Q 的力为斥力，由安培定则和左手定则可
知，则两导线的电流方向相反，即导线中电流方向垂直纸面向外，故A 错误；B．设
导线Q 受到两绳的拉力之和为T，导线P、Q 间的安培力为F，对Q 进行受力分析，根
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据三角形定则，受力如下图所示
由于两组绳长相同，则根据几何知
识可得
，
故B 正确；C．由上述分析可知，导线Q 受到两绳的拉力之和
T 始终为mg，与电流I 和角度
无关，则导线Q 对悬线的拉力大小不变，故C 错误；
D．当导线P 中电流突然消失的瞬间，导线P、Q 间的安培力消失，此时沿绳方向上的
合力为零，则导线Q 受到两绳的拉力大小之和为
，故D 错误。故选B。
15．（2024·安徽·一模）如图，矩形平板
的
边固定在水平面上，平板与水平面
的夹角为
。质量为m 的物块在平行于平板的拉力作用下，沿对角线
方向斜向下
匀速运动，
与
边的夹角为为
，物块与平板间的动摩擦因数
，重力加速
度大小为g，则拉力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】依题意，物块所受摩擦力沿ca 方向，大小为
物块所受
重力的下滑分力大小为
由几何关系可知摩擦力与重力下滑分力的
夹角为120°，有
由于物块做匀速直线运动，所以拉力大小为
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故选C。
16．（2024·广东深圳·一模）如图所示，用一轻绳通过定滑轮将质量为m 的小球静置
在光滑的半圆柱体上，小球的半径远小于半圆柱体截面的半径R，绳AB 长度为L，长
度为H 的杆BC 竖直且与半圆柱体边缘相切，OA 与水平面夹角为θ，不计一切摩擦，
重力加速度为g，下列表达式表示绳对小球的拉力F 是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据题意，对小球受力分析，受拉力、支持力和重力，把拉力和支持力平移，
组成矢量三角形，延长AO 和
交于
点，如图所示
由几何关系和相似三角形有
解得
故选C。
17．（2024·河北保定·一模）如图所示，质量为m 的均匀直木杆静置在水平面与倾角
为
的光滑斜面之间，已知斜面对木杆的支持力大小为F，重力加速度为g，
、
，下列说法正确的是（ ）
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A．木杆处于四力平衡状态
B．水平面可能是光滑的
C．水平面对木杆的支持力大小为
D．水平面对木杆的摩擦力大小为
【答案】A
【详解】AB．根据题意，对木杆受力分析，受重力、斜面的支持力和水平面的支持力，
由于斜面光滑，木杆和斜面间没有摩擦力，由平衡条件可知，水平面一定给木杆水平
向右的摩擦力，如图所示
可知，木杆处于四力平衡
状态，且水平面不可能是光滑的，故A 正确，B 错误；CD．由平衡条件有
解得
故CD 错误。故选A。
18．（2024·河北·一模）光滑绝缘圆环轨道竖直固定，两个均带正电荷的小环a、b 套
在圆环上，小环a 固定在轨道最低点，小环b 静止在圆环轨道上，如图所示。由于其
中一小环缓慢漏电，小环b 沿圆环缓慢下降，下列说法正确的是（ ）
A．漏电小环一定为a
B．漏电小环一定为b
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C．两小环间的库仑力变小
D．小环b 受到的支持力变小
【答案】C
【详解】AB．依题意，漏电小环可能为
，也可能为
。故AB 错误；
CD．对小环
受力分析如图所示，
根据平衡条件及三角形相似有
可知小环b 受到的支持力大小等于小环的重力，保持不变，两环之间的库伦力减小。
故C 正确；D 错误。故选C。
19．（2024·广东广州·一模）如图，港珠澳大桥人工岛建设时，起重机用8 根对称分布
且长度均为22 米的钢索将直径为22 米、质量为
的钢筒匀速吊起，重力加速
度取
，则此过程每根钢索所受到的拉力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】由于钢筒的直径为22 米，钢索的长度为22 米，则每两根钢索与直径构成等
边三角形，所以每根钢索与竖直方向的夹角为
；设每根钢索受到的拉力大小为F，
竖直方向根据平衡条件可得
解得
故选B。
20．（2024·山东菏泽·一模）某兴趣小组想要运用所学力学知识进行实践研究，他们找
到起重吊车的结构图，画出简化结构如图所示，AB 是固定杆不可转动，B 端有一光滑
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定滑轮；轻杆CD 可绕C 端自由转动，D 端系着两条轻绳，一条轻绳跨过B 端定滑轮
连接质量为m 的重物，另一轻绳缠绕在电动机转轴O 上，通过电动机的牵引控制CD
杆的转动从而控制重物的起落。图中所示位置两杆处于同一竖直面内，OD 绳沿竖直方
向，
，重力加速度大小为g，则（ ）
A．AB 杆受到绳子的作用力大小为mg，方向不一定沿AB 杆
B．CD 杆受到绳子的作用力大小为
，方向一定沿CD 杆
C．当启动电动机使重物缓慢上升时，AB 杆受到绳子的作用力将逐渐增大
D．当启动电动机使重物缓慢下降时，AB 杆受到绳子的作用力将逐渐减小
【答案】C
【详解】A．杆AB 固定于平台，杆力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一
定在其角平分线上，由于杆力不一定沿杆，如图所示
两个力
所作力的平行四边形为菱形，根据平衡条件可得
根据几何关系可得
对角线为
，则AB 杆受到绳子的作用力大小为
故
A 错误；B．根据题意D 端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且
杆为
铰链连接，为“活”杆，杆力沿着杆的方向，水平方向，根据
解得
故B 错误；CD．当启动电动机使重物
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缓慢下降时，即
不变，
变小，根据
可知
增大，故
C 正确，D 错误。故选C。
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