新教材高考物理一轮复习课时规范练5力的合成和分解含答案

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1.(胡克定律、力的合成)如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为1.5L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )
A.2kLB.223kL
C.kLD.2kL
2.(求合力的大小)如图所示,一个物体受到1 N、2 N、3 N、4 N四个力作用而处于平衡。现保持1 N、2 N、4 N三个力的方向和大小不变,而将3 N的力绕O点顺时针旋转120°,此时作用在物体上的合力大小为( )
A.13 NB.32 N
C.33 ND.53 N
3.(力的分解)如图所示,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。现保持F的大小不变,将F的方向变为与水平方向成30°角斜向右上方,恰好也能让物块做匀速直线运动。则物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.33B.36
C.2-3D.2-32
4.(力的分解、合力与分力的关系)小明想推动家里的衣橱,但使出了很大的力气也没推动,于是他便想了个妙招,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
5.(力的分解)(2023天津高三月考)超市里磁力防盗扣的内部结构及原理如图所示,在锥形金属筒内放置四颗小铁珠(其余两颗未画出),工作时弹簧通过铁环将小铁珠挤压于金属筒的底部,同时,小铁珠陷于钉柱上的凹槽里,锁死防盗扣。当用强磁场吸引防盗扣的顶部时,铁环和小铁珠向上移动,防盗扣松开。已知锥形金属筒底部的圆锥顶角是120°,弹簧通过铁环施加给每个小铁珠竖直向下的力F,小铁珠锁死防盗扣,则每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为(不计摩擦以及小铁珠的重力)( )
A.33FB.32F
C.FD.3F
6.(力的合成、平行四边形定则)翠鸟俯冲捕捉小鱼的精彩画面如图所示。如果整个俯冲过程翠鸟做加速直线运动,用O表示翠鸟,G表示翠鸟受到的重力,F表示空气对它的作用力,下列四幅图中能正确表示此过程中翠鸟受力情况的是( )
7.(力的分解)(2022重庆一中模拟)车载手机支架是一种非常实用的小工具,可将其简化成相互垂直的斜面AB和斜面BC(如图所示),斜面BC与水平面的夹角为θ,质量为m的手机在两个斜面之间保持静止,重力加速度为g。将重力沿AB、BC方向分解,则沿斜面AB的分力大小为( )
A.mgsin θB.mgcs θ
C.mgtanθD.mgsinθ
素养综合练
8.(2023浙江学业考试)下图是位于运载火箭顶部的逃逸塔,塔身外侧对称分布四个喷口朝向斜下方的逃逸主发动机。每个主发动机产生的推力大小为F,其方向与逃逸塔身夹角为θ。四个主发动机同时工作时,逃逸塔获得的推力大小为( )
A.4FB.4Fsin θ
C.4Fcs θD.Fsin θ
9.(2023陕西渭南一模)如图所示,解放军战士在水平地面上拉着轮胎做匀速直线运动进行负荷训练,运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高。两绳间的夹角为θ=60°,所构成的平面与水平面间的夹角恒为α=53°,轮胎重为G,地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为Ff,sin 53°=0.8,cs 53°=0.6,则每根绳的拉力大小为( )
A.239FfB.32Ff
C.539FfD.233Ff
10.(2023吉林长春期末)某压榨机的结构示意图如图所示,其中B固定,用铰链与杆连接,若在A铰链处作用一垂直于墙壁的力F,则由于力F的作用,使滑块C压紧物体D。设C与D光滑接触,杆的重力及滑块C的重力不计。图中a=0.6 m,b=0.1 m,则物体D所受压力的大小与力F的比值为( )
A.3B.4
C.5D.6
答案：
1.B 解析 根据胡克定律知,每根橡皮条的最大弹力F=k(1.5L-L)=0.5kL,设此时两根橡皮条与合力的夹角为θ,根据几何关系知sin θ=13,根据平行四边形定则知,弹丸被发射过程中所受的最大作用力F合=2Fcs θ=223kL,故选B。
2.C 解析 四力的合力为零,则可知1 N、2 N、4 N三个力的合力为3 N,与3 N的力大小相等、方向相反,则3 N的力绕O点顺时针旋转120°,其他三力的合力不变,那么现在变为3 N的两个力,其夹角成60°,因此这两个力的合力大小为33 N,故A、B、D错误,C正确。
3.C 解析 对物体受力分析,F水平时有μmg=F,保持F的大小不变,将F的方向变为与水平方向成30°角斜向右上方时有Fcs 30°=μ(mg-Fsin 30°),联立解得μ=2-3,故C正确。
4.C 解析 开始小明推不动衣橱,说明小明的推力小于衣橱与地面间的最大静摩擦力;站在人字形架上时,重力产生两个效果,分别向左右两侧推墙壁和衣橱,如图甲所示,小明的重力可以分解成沿A、B两个方向的力,由于底角较小,所以两个分力会很大,FA对衣橱的力可以分解成水平方向和竖直方向的力,如图乙所示,水平方向的力会远大于小明的重力,可能大于最大静摩擦力,故C正确。
5.A 解析 将力F分解为垂直于钉柱的压力和垂直斜面的压力,由几何关系可知FF'=tan 60°,则每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为F'=Ftan60°=33F,A正确。
6.A 解析 根据题意,翠鸟做加速直线运动,所以翠鸟所受合力方向与速度方向相同,根据平行四边形定则分析可知,只有A选项中,重力与F的合力的方向有可能与速度方向相同,B、C、D中合力的方向一定与速度方向有夹角,翠鸟不可能做直线运动。所以A正确,B、C、D错误。
7.B 解析 题图中已将手机的重力分解,由图结合三角函数关系可得沿斜面AB的分力大小G1=mgcs θ,故B正确,A、C、D错误。
8.C 解析 将力F分解到水平和竖直方向,水平方向四个主发动机产生的推力的分力平衡,则逃逸塔获得的推力为竖直方向分力的合力,大小为F合=4Fcs θ,选项C正确,A、B、D错误。
9.C 解析 设每根绳的拉力为F,则这两根绳拉力的合力F合=2Fcsθ2,方向沿绳子所组成角的角平分线,与水平面的夹角为α,受力分析如图所示。对轮胎有F合cs α=Ff,解得F=Ff2csαcsθ2=539Ff,选项A、B、D错误,C正确。
10.A 解析 设力F与杆的夹角为θ,将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解,作出力的分解图如图甲所示,有2F1cs θ=F,则得F1=F2=F2csθ。再将F2按作用效果分解为FN和FN',作出力的分解图如图乙所示,有FN=F2sin θ,联立得到FN=Ftanθ2。根据几何知识可知tan θ=ab=6,得到FN=3F,选项A正确,B、C、D错误。