2020版高考物理人教版一轮复习夯基提能作业本：第二章02-第2讲　力的合成与分解 练习

第2讲　力的合成与分解

A组　基础过关

1.(多选)如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,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　杆静止在水平地面上,则杆受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力。根据平衡条件,则三条绳的拉力的合力竖直向下,故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零。杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和,选项B、C正确。由于三条绳长度不同,即三条绳与竖直方向的夹角不同,所以三条绳上的张力不相等,选项A错误。绳子拉力的合力与杆的重力方向相同,因此两者不是一对平衡力,选项D错误。

2.如图所示,甲、乙、丙三人分别在两岸用绳拉小船在河流中行驶,已知甲的拉力大小为800 N,方向与航向夹角为30°,乙的拉力大小为400 N,方向与航向夹角为60°,要保持小船在河流正中间沿虚线所示的直线行驶,则丙用力最小为(　　)

A.与F甲垂直,大小为400 N

B.与F乙垂直,大小为200 N

C.与河岸垂直,大小约为746 N

D.与河岸垂直,大小为400 N

答案　C　甲、乙两人的拉力大小和方向一定,其合力为如图所示的F,要保持小船在河流中间沿题图所示虚线方向直线行驶,F与F丙的合力必沿题图中虚线方向,F丙与题图中虚线垂直时值最小,由图可知,F丙min=F乙 sin 60°+F甲 sin 30°=200 N+400 N≈746 N,C项正确。

3.(2019河南焦作月考)小明想推动家里的衣橱,但使出了很大的力气也推不动,他便想了个妙招,如图所示,用A、B两块木板,搭成一个底角较小的人字形架,然后往中央一站,衣橱居然被推动了!下列说法中正确的是(　　)

A.这是不可能的,因为小明根本没有用力去推衣橱

B.这是不可能的,因为无论如何小明的力气也没那么大

C.这有可能,A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力

D.这有可能,但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力

答案　C　根据小明所受重力产生的效果,将小明的重力分解为沿两个木板方向的分力,由于两个木板夹角接近180°,根据平行四边形定则可知,分力远大于小明的重力,选项C正确。

4.(多选)(2017河南郑州模拟)如图所示为缓慢关门时(图中箭头方向)门锁的示意图,锁舌尖角为37°,此时弹簧弹力为24 N,锁舌表面较光滑,摩擦不计,(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)下列说法正确的是(　　)

A.此时锁壳碰锁舌的弹力为40 N

B.此时锁壳碰锁舌的弹力为30 N

C.关门时锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大

D.关门时锁壳碰锁舌的弹力保持不变

答案　AC　锁壳碰锁舌的弹力分解如图所示,其中F1=FN sin 37°,且F1大小等于弹簧的弹力24 N,解得锁壳碰锁舌的弹力为40 N,选项A正确,B错误;关门时,弹簧的压缩量增大,弹簧的弹力增大,故锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大,选项C正确,D错误。

5.如图所示,A、B两物体的质量分别为mA和mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,小滑轮的质量和一切摩擦均不计。如果绳的一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ的变化情况是(　　)

A.物体A的高度升高,θ角变大

B.物体A的高度降低,θ角变小

C.物体A的高度不变,θ角不变

D.物体A的高度升高,θ角不变

答案　D　系统静止时,与动滑轮接触的那一小段绳子受力情况如图所示,同一根绳子上拉力F1、F2大小总是相等的,它们的合力F与F3大小相等、方向相反,以F1、F2为邻边所作的平行四边形是菱形,故mBg=2mAg sin θ;绳的端点由Q点移到P点时,由于mA、mB的大小不变,故θ不变;绳长不变,因为B下降,故A上升。选项D正确。

6.(2016课标Ⅲ,17,6分)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(　　)

A. B.m C.m D.2m

答案　C　由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都不计,可知线上各处张力都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正上方,则∠1=∠2,∠3=∠4,∠1=∠5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计,由平衡条件知,环两侧细线关于圆弧半径对称,则∠5=∠6,由几何关系得∠1=∠2=∠5=∠6=30°,∠3=∠4=60°。再由物块受力平衡有mg cos 60°+mg cos 60°=Mg,故有M=m,C正确。

7.如图所示是轿车常用的千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105 N,此时千斤顶两臂间的夹角为120°。下列判断正确的是(　　)

A.此时千斤顶每臂受到的压力大小均为5.0×104 N

B.此时千斤顶对汽车的支持力为1.0×104 N

C.若继续摇动把手,将汽车顶起,千斤顶每臂受到的压力将增大

D.若继续摇动把手,将汽车顶起,千斤顶每臂受到的压力将减小

答案　D　车轮刚被顶起时,千斤顶两臂支持力的合力为千斤顶对汽车的支持力,等于汽车对千斤顶的压力,大小为1.0×105 N,B项错误;两臂夹角为120°,由力的合成可知千斤顶每臂受到的压力为1.0×105 N,A项错误;继续摇动把手,将汽车顶起,千斤顶两臂间夹角减小,每臂受到的压力减小,D项正确,C项错误。

8.(2018内蒙古赤峰模拟)如图所示,α=30°,装置A的重力和摩擦力均不计,若用F=100 N的水平推力使滑块B保持静止,则工件受到的向上的弹力多大?

答案　100 N

解析　装置A的重力和摩擦力均不计,对B进行受力分析如图,则水平方向上,F=F1 sin α;对A进行受力分析如图,则竖直方向上,F1' cos α=F2,又F1'=F1,所以F2=F;根据牛顿第三定律,工件受到的向上的弹力与工件对装置A的弹力大小相等,方向相反,即N=F2=F=×100 N=100 N。

9.(2018湖南株洲二中月考)一重为G的圆柱体工件放在V形槽中,槽顶角α=60°,槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为μ=0.25,则:( sin 37°=0.6, cos 37°=0.8)

(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图)水平地把工件从槽中拉出来,人要施加多大的拉力?

(2)现把整个装置倾斜,使圆柱体的轴线与水平方向成37°角,且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等,发现圆柱体能自动沿槽下滑,求此时工件和槽之间的摩擦力大小。

答案　(1)0.5G　(2)0.4G

解析　(1)分析圆柱体的受力可知,沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力,由题给条件知,F=f合。将重力进行分解如图。

因为α=60°,所以G=F1=F2,

由f合=μF1+μF2,得F=0.5G。

(2)把整个装置倾斜,则工件重力压紧斜面的分力:F1'=F2'=G cos 37°=0.8G,此时工件和槽之间的摩擦力大小:f'=2μF1'=0.4G。

B组　能力提升

10.如图所示,三角形ABC三边中点分别是D、E、F,在三角形中任取一点O,如果、、三个矢量代表三个力,那么这三个力的合力为(　　)

A. B. C. D.

答案　A　由三角形定则可知与的合力为,由三角形中位线性质知==,所以与的合力即、、三力的合力。由三角形定则可得与的合力为,选项A正确。

11.(多选)(2019东北三校联考)如图所示,在倾角为α的光滑斜面上放一个重为G的小球,并用光滑的挡板挡住,挡板与斜面的夹角为θ(最初θ<α),挡板从图示位置以O为轴逆时针缓慢转至水平,在此过程中小球始终处于平衡状态,当挡板对小球的弹力大小等于小球的重力时,θ的大小可以为(　　)

A.α B.2α C.π-α D.π-2α

答案　AC　重力沿垂直于挡板和斜面方向分解,两个分力大小分别等于挡板和斜面对小球的弹力,以表示重力的线段末端为圆心,该线段长为半径画辅助圆,如图甲所示,由几何知识得θ=α时,挡板对小球的弹力大小等于小球的重力;当挡板转到水平时,挡板对小球的弹力大小等于小球的重力,如图乙所示,θ=π-α,故A、C正确。

12.(多选)如图所示,两相同物块分别放置在对接的两固定斜面上,物块处在同一水平面内,之间用细绳连接,在绳的中点加一竖直向上的拉力F,使两物块处于静止状态,此时绳与斜面间的夹角小于90°。当增大拉力F后,系统仍处于静止状态,下列说法正确的是(　　)

A.绳受到物块的拉力变大 B.物块与斜面间的摩擦力变小

C.物块对斜面的压力变小 D.物块受到的合力不变

答案　ACD　F增大,由于两段绳间的夹角不变,故两段绳受到物块的拉力增大,A项正确。对其中任意一个物块进行受力分析,在沿斜面方向上,绳的拉力的分量与物块重力的分量之和等于静摩擦力;在垂直斜面方向上,物块重力的分量等于斜面对物块的支持力与绳的拉力的分量之和,由于绳的拉力增大,故静摩擦力变大,支持力变小,则物块对斜面的压力变小,B项错误,C项正确。物块仍处于静止状态,所受合力仍为0,故D项正确。