2024版新教材高考物理复习特训卷考点9力的合成与分解

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点9力的合成与分解，共7页。

[2023·北京大兴区模拟](多选)5个共点力的情况如图所示．已知F1＝F2＝F3＝F4＝F，且这4个力恰好围成一个正方形，F5是其对角线．下列说法正确的是( )
A．F1和F5的合力与F3大小相等、方向相反
B．F5＝2 eq \r(2)F
C．除F5以外的4个力的合力的大小为 eq \r(2)F
D．这5个力的合力大小为 eq \r(2)F，方向与F1和F3的合力方向相同
2．如图，将细线的一端系在右手的中指上，另一端系上一个重物．用铅笔的一端顶住细线上的某点，铅笔的另一端置于右手掌心．则挂重物端的细线竖直向下的力F产生的对铅笔与倾斜细绳的作用效果分别是( )
A．压力、拉力 B．压力、压力
C．拉力、拉力 D．拉力、压力
3.
[2023·山东烟台一模]弹跳能力是职业篮球运动员重要的身体素质指标之一，许多著名的篮球运动员因为具有惊人的弹跳能力而被球迷称为“弹簧人”，弹跳过程是身体肌肉、骨骼关节等部位一系列相关动作的过程，屈膝是其中一个关键动作，如图所示，人屈膝下蹲时，膝关节弯曲的角度为θ，设此时大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向水平向后，且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等，那么脚掌所受地面竖直向上的弹力约为( )
A． eq \f(F,2sin \f(θ,2)) B． eq \f(F,2cs \f(θ,2))
C． eq \f(F,2tan \f(θ,2)) D． eq \f(1,2)F tan eq \f(θ,2)
4．[2023·广东名校质检]明代宋应星在《天工开物》一书中描述了测量弓力的方法：“以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少．”意思是：可以用脚踩弓弦两端，将秤钩钩住弓的中点往上拉，弦满之时，推移秤锤称平，就可知道弓力大小．如图所示，假设弓满时，弓弦弯曲的夹角为θ，秤钩与弦之间的摩擦不计，弓弦的拉力即弓力，满弓时秤钩的拉力大小为F，则下列说法正确的是( )
A．F一定，θ越小，弓力越大
B．θ一定，弓力越大，F越小
C．弓力一定，θ越大，F越大
D．θ一定，F越大，弓力越大
5.
如图所示为两个大小不变、夹角θ变化的力的合力的大小F与θ角之间的关系图像(0≤θ≤2π)，下列说法中正确的是( )
A．合力大小的变化范围是0≤F≤14 N
B．合力大小的变化范围是2 N≤F≤10 N
C．这两个分力的大小分别为6 N和8 N
D．这两个分力的大小分别为2 N和8 N
6.
[2023·浙江衢州二模]小明想推动家里的衣橱，但使出了最大力气也推不动，他设计了一方案：如图所示，用A、B两块木板搭成一个底角较小的“人”字形架，根据他的设计，只要人往中央一站，衣橱就有可能被推动．已知小明的重力小于衣橱与地面间的摩擦力．以下说法正确的是( )
A．这是不可能的，因为小明的重力小于衣橱与地面间的摩擦力
B．这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱
C．这有可能，因为A板对衣橱的水平推力有可能大于小明的重力
D．这有可能，因为A板对衣橱的水平推力有可能大于衣橱与地面间的摩擦力
7．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α和β，α<β，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
8．2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车．为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥，其索塔与钢索如图所示．下列说法正确的是( )
A．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度
C．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下
D．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布
9.
[2023·湖南邵阳一模]如图所示，抖空竹是大家喜欢的一项传统体育运动．若将空竹放在细线上，不计细线的质量及细线与空竹间的摩擦力，表演者左手保持不动，空竹不转动，则右手( )
A．竖直向下缓慢移动的过程中，细线的拉力增大
B．竖直向上缓慢移动的过程中，细线的拉力增大
C．水平向右缓慢移动的过程中，细线的拉力减小
D．水平向左缓慢移动的过程中，细线的拉力减小
10.
[2023·浙江绍兴二模]有一种多功能“人”字形折叠梯，其顶部用活页连在一起，在两梯中间某相对的位置用一轻绳系住，如图所示，可以通过调节绳子的长度来改变两梯的夹角θ.一质量为m的人站在梯子顶部，若梯子的质量及梯子与水平地面间的摩擦不计，整个装置处于静止状态，则( )
A．θ角越大，梯子对水平地面的作用力越大
B．θ角越大，梯子对水平地面的作用力越小
C．θ角越大，绳子的拉力越大
D．θ角越大，人对梯子的压力越大
11．[2023·上海嘉定区二模]如图所示，细绳一端固定在A点，另一端跨过与A等高的光滑定滑轮B后悬挂一个砂桶Q(含砂子).现有另一个砂桶P(含砂子)通过光滑挂钩挂在A、B之间的细绳上，稳定后挂钩下降至C点，∠ACB＝120°，下列说法正确的是( )
A．若只增加Q桶中的砂子，再次平衡后P桶位置不变
B．若只增加P桶中的砂子，再次平衡后P桶位置不变
C．若在两桶内增加相同质量的砂子，再次平衡后P桶位置不变
D．若在两桶内增加相同质量的砂子，再次平衡后Q桶位置上升
考点9 力的合成与分解——练基础
1．答案：AD
解析：力的合成遵从平行四边形定则，根据这5个力的特点，F1和F3的合力与F5大小相等、方向相反；F2和F4的合力与F5大小相等、方向相反；又F1、F2、F3、F4恰好围成一个正方形，合力的大小为2 eq \r(2)F，F5＝ eq \r(2)F，所以这5个共点力的合力大小等于 eq \r(2)F，方向与F5相反，A、D正确．
2．答案：A
解析：把竖直绳子的拉力F沿着铅笔和倾斜细绳的方向进行分解，作出如图所示的平行四边形，
可知，细线竖直向下的力F对铅笔产生了压力的作用，对倾斜细绳产生了拉力的作用，故A正确．
3．答案：D
解析：设大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力为F1，则他们之间的夹角为θ，F即为他们合力的大小，则有2F1cs eq \f(θ,2)＝F，脚掌所受地面竖直向上的弹力约N＝F1sin eq \f(θ,2)，联立可得：N＝ eq \f(1,2)F tan eq \f(θ,2)，D正确．
4．答案：D
解析：如图，对O点受力分析，受秤钩的拉力F，弦的拉力FT
由cs eq \f(θ,2)＝ eq \f(\f(F,2),FT)可得：F一定，θ越小，弓力FT越小；θ一定，弓力越大，F越大；弓力一定，θ越大，F越小；θ一定，F越大，弓力越大，A、B、C错误，D正确．
5．答案：C
解析：当两个力方向相同时，合力等于两个力之和14 N；当两个力方向相反时，合力等于两个力之差2 N，由此可见：合力大小的变化范围是2 N≤F≤14 N，故A、B错误．由题图可知：当两力夹角为180°时，两力的合力为2 N，而当两力夹角为90°时，两力的合力为10 N．则这两个力的大小分别为6 N、8 N，故C正确，D错误．
6．答案：D
解析： 小明站在人字形架上时，重力产生如图甲的两个效果，
甲 乙
重力可以分解成沿A、B两个方向的力，由于底角较小，所以A、B方向的力会很大；A板对衣橱的力可以分解成水平方向和竖直方向的力，如图所示，因为水平方向的分力会远大于小明的重力，可能大于衣橱与地面间的最大静摩擦力，D正确．
7．答案：B
解析：将拉力F正交分解如图所示
在x方向可得出Fx曲＝F sin α，Fx直＝F sin β；在y方向可得出Fy曲＝F cs α，Fy直＝F cs β；由题知α<β，则sin αcs β，则可得到Fx曲Fy直，A错误、B正确；无论是加速还是匀速，耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，C、D错误．
8．答案：C
解析：以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔向下的压力大小等于桥身的重力，增加钢索的数量，钢索对索塔的向下的压力大小不变，A错误；
由图甲可知2FTcs α＝Mg，当索塔高度降低后，α变大，cs α变小，则FT变大，B错误；由B的分析可知，当钢索对称分布时，2FTcs α＝Mg，钢索对索塔的合力竖直向下，C正确；受力分析如图乙所示，由正弦定理可知，只要满足 eq \f(FAB,sin α)＝ eq \f(FAC,sin β)，钢索AC、AB的拉力FAC、FAB进行合成，合力便竖直向下，则钢索不一定要对称分布，D错误．
9．答案：D
解析：如图所示，开始时两个绳子是对称的，与竖直方向夹角是相等的，左手不动，右手竖直向下，或向上缓慢移动的过程中，两只手之间的水平距离L不变；假设绳子的长度为x，则x sin θ＝L，绳子一端在上下移动的时候，绳子的长度不变，两杆之间的水平距离不变，则θ角度不变；两个绳子的合力向上，大小等于空竹的重力，由于夹角不变，所以绳子的拉力不变，A、B错误；
左手不动，右手水平向右缓慢移动的过程中，绳子与竖直方向的夹角变大，且两个绳子的合力不变，根据2F cs θ＝mg可知，细线的拉力变大；同理，右手水平向左缓慢移动的过程中，细线的拉力减小，C错误，D正确．
10．答案：C
解析：人对梯子整体有竖直向下的压力，大小始终为FN＝mg，故D错误．将人对梯子整体的压力FN沿梯子的两侧分解，如图1所示，则梯子每一侧受到的压力F压＝ eq \f(FN,2cs \f(θ,2))；

图1 图2
再将梯子每一侧受到的压力分解为压地面的分力和拉绳子的分力，如图2所示，则压地面的分力F地＝F压cs eq \f(θ,2)＝mg，拉绳子的分力T＝F压sin eq \f(θ,2)＝ eq \f(1,2)mg tan eq \f(θ,2)；可见，θ角越大，绳子的拉力越大；根据牛顿第三定律可知梯子对水平地面的作用力与水平地面对梯子的支持力等大，与θ角无关，A、B错误，C正确．
11．答案：C
解析：对砂桶Q分析有，Q受到细绳的拉力大小FT＝GQ，设AC、BC之间的夹角为θ，对C点分析可知C点受三个力而平衡，由题意知，C点两侧的绳张力相等，故有2FTcs eq \f(θ,2)＝GP，联立可得2GQcs eq \f(θ,2)＝GP，故只增加Q桶中的砂子，即只增加GQ，夹角θ变大，P桶上升，只增加P桶中的砂子，即只增加GP，夹角θ变小，P桶下降，A、B错误；由2GQcs eq \f(θ,2)＝GP可知，当θ＝120°时有GQ＝GP，此时若在两砂桶内增加相同质量的砂子，上式依然成立，则P桶的位置不变，C正确，D错误．