高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (能力提高練) 第二節(jié) 力的合成和分解（附解析）

【能力提高練】第二節(jié)力的合成和分解1．(2022?華南師范大學(xué)附屬中學(xué)一模)如圖所示，為水平放置的光滑桿，夾角，桿上套有兩個(gè)質(zhì)量不計(jì)的小環(huán)，兩環(huán)間連有可伸縮的彈性繩，今在繩的中點(diǎn)施加一沿角平分線水平方向的力，緩慢地拉繩，待兩環(huán)達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，繩對(duì)環(huán)的拉力等于()A． B． C． D．【解析】光滑桿AOB水平放置，兩環(huán)豎直方向所受的重力與桿對(duì)兩環(huán)的支持力各自平衡，不再分析。在水平面內(nèi)，對(duì)兩環(huán)中的每一個(gè)，都受到桿的彈力N和輕繩的拉力T，由力平衡原理得知，N與T大小相等，方向相反，而N與桿垂直，則平衡時(shí)，輕繩的拉力T必定與桿垂直。以兩環(huán)及彈性輕繩整體為研究對(duì)象，分析水平方向整體受力情況，由幾何知識(shí)得到∠TO1T=120°，根據(jù)對(duì)稱性，由平衡條件得到T=F。故選B?！敬鸢浮緽2．(2022·廣東汕頭市高三(下)一模)如圖，氫氣球的質(zhì)量kg，無(wú)風(fēng)時(shí)在輕繩的牽引下靜止在空中，此時(shí)輕繩的拉力為8N。當(dāng)有水平風(fēng)吹來(lái)時(shí)，氣球受到大小為6N的水平風(fēng)力作用，輕繩傾斜一定角度后氣球仍靜止在空中，m/s2，下列說(shuō)法正確的是()A．氣球所受浮力大小為9NB．有風(fēng)時(shí)，氣球所受合力方向豎直向下C．有風(fēng)時(shí)，氣球所受合力大小為ND．有風(fēng)時(shí)，輕繩的拉力大小為10N【解析】A．無(wú)風(fēng)時(shí)，對(duì)氣球受力分析得，故A正確；BC．有風(fēng)時(shí)，氣球保持靜止，故合力為零，故BC錯(cuò)誤；D．有風(fēng)時(shí)，對(duì)氣球受力分析得，，聯(lián)立解得，故D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D3．(2022?四川省石室中學(xué)高三(下)第五次專家聯(lián)測(cè)卷)如圖所示，帶有孔的小球A套在粗糙的傾斜直桿上，與正下方的小球B通過(guò)輕繩連接，處于靜止?fàn)顟B(tài)。給小球B施加水平力F使其緩慢上升，直到小球A剛要滑動(dòng)．在此過(guò)程中()A．水平力F的大小不變 B．桿對(duì)小球A的支持力不變C．輕繩對(duì)小球B的拉力先變大后變小 D．桿對(duì)小球A的摩擦力先變小后變大【解析】AC.對(duì)小球受力分析，受拉力F、重力和細(xì)線的拉力T，根據(jù)平衡條件，三個(gè)力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形，如圖所示，隨著的增大，拉力F和細(xì)線的拉力T均增加，故AC錯(cuò)誤；BD.對(duì)AB球整體分析，受重力、拉力F、支持力N和靜摩擦力f，如圖所示，設(shè)桿與水平方向的夾角為，根據(jù)平衡條件，在垂直桿方向有，隨著F的增加，支持力增加；在平行桿方向有，故有，隨著F的增加，靜摩擦力逐漸減小，當(dāng)時(shí)，摩擦力為零，此后靜摩擦力反向增大，故D正確B錯(cuò)誤。故選D?！敬鸢浮緿4．(2022?湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)高三第二次月考)如圖所示，一個(gè)輕質(zhì)環(huán)扣與細(xì)線l1、l2連接(l1<l2)，兩細(xì)線另一端分別連接著輕環(huán)P、Q，P、Q分別套在豎直面內(nèi)的固定光滑桿AB和AC上，兩桿與豎直方向的夾角相同?，F(xiàn)將一鐵塊掛在環(huán)扣上，鐵塊靜止時(shí)左、右兩細(xì)線的張力分別為F1和F2，下列說(shuō)法中正確的是()A． B．C． D．【解析】對(duì)P、Q小環(huán)分析，小環(huán)受光滑桿的支持力和繩子的拉力，根據(jù)平衡條件，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，支持力是垂直于桿子向上的，故繩子的拉力也是垂直于桿子的，對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析如圖所示，根據(jù)平衡條件可知，F(xiàn)P和FQ的合力與FT等值反向，如圖所示。幾何關(guān)系可知，，故，即，故選A?！敬鸢浮緼5．(2022?陜西省西安中學(xué)高三(下)四模)圖甲為烤腸機(jī)，香腸放置于兩根水平的平行金屬桿中間，其截面圖如圖乙所示。假設(shè)香腸可視為質(zhì)量均勻的圓柱體，烤熟后質(zhì)量不變，半徑變大，金屬桿不再轉(zhuǎn)動(dòng)。忽略摩擦及金屬桿的熱脹冷縮。若金屬桿對(duì)香腸的支持力為FN；兩根金屬桿對(duì)香腸的合力為F合，則香腸烤熟后()A．FN增大，F(xiàn)合增大 B．FN增大，F(xiàn)合不變C．FN減小，F(xiàn)合增大 D．FN減小，F(xiàn)合不變【解析】以香腸為研究對(duì)象，受到重力、兩邊金屬桿的支持力，如圖所示，香腸烤熟后質(zhì)量不變，半徑較大，重心升高，支持力與重力反方向的夾角減??；由力的平衡知識(shí)可得，解得，由于變小，變大，變??；由于香腸烤熟后質(zhì)量不變，根據(jù)平衡條件可得兩根金屬桿對(duì)香腸的合力始終與香腸的重力等大反向，保持不變，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D?！敬鸢浮緿6．(2022?重慶市育才中學(xué)高三(下)入學(xué)考試)如圖所示，小球A、B都穿在一根豎直桿上并通過(guò)一細(xì)繩跨過(guò)定滑輪連接。兩球平衡時(shí)，連接兩球的細(xì)繩與水平方向的夾角分別為θ和2θ，若裝置中各處摩擦均不計(jì)，則A、B球的質(zhì)量之比為()A．2cosθ：1 B．1：2cosθ C．tanθ：1 D．1：2sinθ【解析】分別對(duì)A、B進(jìn)行受分析如圖所示，設(shè)繩的張力大小為，則對(duì)A有，對(duì)B有，所以，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽7．(2022?四川外國(guó)語(yǔ)學(xué)校一模)科技活動(dòng)小組，設(shè)計(jì)如圖的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究力的分解，托盤(pán)A固定在細(xì)桿上，細(xì)桿放在固定的圓孔中，下端有滾輪，細(xì)桿只能在豎直方向上移動(dòng)，在與托盤(pán)連接的滾輪正下面的底座上也固定一個(gè)滾輪，輕質(zhì)劈放在兩滾輪之間，劈背的寬度為a，側(cè)面的長(zhǎng)度為，劈尖上固定的細(xì)線通過(guò)滑輪懸掛總質(zhì)量為m的鉤碼，調(diào)整托盤(pán)上所放砝碼的質(zhì)量M，可以使劈在任何位置時(shí)都不發(fā)生移動(dòng)．忽略一切摩擦和劈、托盤(pán)、細(xì)桿與滾輪的重力，則M：m為()A．1 B．3：2 C．2：3 D．5：2【解析】分析托盤(pán)受力如圖甲：托盤(pán)受向下的重力Mg，劈對(duì)滾輪的支持力F1，圓孔的約束力為F2，對(duì)托盤(pán)有：，而則，對(duì)劈受力分析如圖乙所示，劈受兩個(gè)滾輪作用力F3、F4，細(xì)線的拉力F5=mg，有：，則因?yàn)镕1與F5是作用力與反作用力，所以F1=F5，由以上三式得：

，

代入數(shù)據(jù)得：【答案】B8．(2022?山東省煙臺(tái)市高三(上)期末)如圖所示，用一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的網(wǎng)兜把足球掛在光滑豎直墻壁上的A點(diǎn)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B。若只增大懸繩的長(zhǎng)度，足球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于懸繩對(duì)球的拉力F和墻壁對(duì)球的支持力，下列說(shuō)法正確的是()A．F和都增大 B．F增大，減小C．F減小，增大 D．F和的合力不變【解析】ABC．對(duì)小球受力分析，由平衡條件得懸繩對(duì)球的拉力F滿足，墻壁對(duì)球的支持力滿足，所以當(dāng)增大懸繩的長(zhǎng)度時(shí)，夾角減小，則由幾何關(guān)系知增大，減小，所以F和都減小，故ABC錯(cuò)誤；D．因?yàn)樽闱蚴冀K保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以合力為零，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿9．(2022?遼寧省大連市第一中學(xué)高三(上)期中聯(lián)考)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一圓環(huán)，圓心為O，半徑為R，PQ為水平直徑，MN為傾斜直徑，PQ與MN間的夾角為，一條不可伸長(zhǎng)的輕繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩端分別固定在圓環(huán)的M、N兩點(diǎn)，輕質(zhì)滑輪連接一個(gè)質(zhì)量為m的重物，放置在輕繩上，不計(jì)滑輪與輕繩間的摩擦。現(xiàn)將圓環(huán)從圖示位置繞圓心O順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)2角，下列說(shuō)法正確的是()A．圖示位置時(shí)，輕繩的張力大小為B．直徑MN水平時(shí)，輕繩的張力大小為C．輕繩與豎直方向間的夾角逐漸減小D．圓環(huán)從圖示位置順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)2的過(guò)程中，輕繩的張力先增大再減小【解析】A．設(shè)輕繩與豎直方向夾角為α，MB、NB間夾角為2α，如圖所示，則根據(jù)幾何關(guān)系可得，，，聯(lián)立可得，根據(jù)平衡條件可得，可得，故A錯(cuò)誤；B．直徑MN水平時(shí)，輕繩的張力大小為，故B錯(cuò)誤；C．由，可知，圓環(huán)從圖示位置繞圓心O順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)2角的過(guò)程中，輕繩與豎直方向的夾角先增大后減小，故C錯(cuò)誤；D．由，可知，圓環(huán)從圖示位置繞圓心O順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)2角的過(guò)程中，輕繩的張力先增大再減小，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿10．(2022?湖南省衡陽(yáng)市第八中學(xué)高三(下)開(kāi)學(xué)考試)(多選)如圖所示細(xì)線的上端系在墻上的A點(diǎn)，下端連一光滑小球B(視為質(zhì)點(diǎn))，圓柱體靜置于粗糙水平地而上細(xì)線恰好與圓柱體相切于B?，F(xiàn)對(duì)圓柱體施加一水平向右的拉力，使之沿地面緩慢向右移動(dòng)，直至小球B到達(dá)C點(diǎn)則在該過(guò)程中()A．細(xì)線的拉力增大B．圓柱體對(duì)小球的支持力增大C．地面對(duì)圓柱體的支持力增大D．地面對(duì)圓柱體的摩擦力大小不變【解析】AB．小球B的受力情況如圖所示，在B緩慢沿弧面上移的過(guò)程中，細(xì)線與豎直方向的夾角增大，圓柱體對(duì)小球的支持力與豎直向上方向的夾角θ減小，故細(xì)線的拉力T減小，圓柱體對(duì)小球的支持力N增大，A錯(cuò)誤，B正確；C．B對(duì)圓柱體的壓力N′(N′與N大小相等)的豎直分力大小Ny=N′cosθ，當(dāng)θ減小時(shí)Ny增大，使得地面對(duì)圓柱體的支持力增大，C正確；D．地面對(duì)圓柱體的摩擦力大小f=μ(Ny+G)，其中G為圓柱體的重量，可知地面對(duì)圓柱體的摩擦力增大，D錯(cuò)誤。故選BC?！敬鸢浮緽C11．(2022?河南省南陽(yáng)市高三(上)期末)如圖所示，不計(jì)質(zhì)量的光滑小滑輪用細(xì)繩懸掛于墻上O點(diǎn)，跨過(guò)滑輪的細(xì)繩連接物塊a、b，a、b都處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將物塊b移至c點(diǎn)后，a、b仍保持靜止，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．b與水平面間的摩擦力減小B．b受到的繩子拉力增大C．a(chǎn)、b靜止時(shí)，圖中α、β、θ三角仍然相等D．懸于墻上的繩所受拉力增大【解析】A．小滑輪光滑，所以兩端繩拉力T大小相等，設(shè)b繩與水平夾角為，根據(jù)平衡條件可知：，當(dāng)物塊b移至c點(diǎn)后，a、b仍保持靜止，變小，所以摩擦力變大，A錯(cuò)誤．B．因?yàn)槲矬wa始終靜止，所以繩子拉力始終等于a的重力，所以b受到的繩子拉力：，B錯(cuò)誤．C．當(dāng)物塊b移至c點(diǎn)后，a、b兩繩的夾角變大，但由于兩繩拉力大小相等，所以懸于墻上的繩拉力大小等于a、b兩繩拉力的合力，且光滑小滑輪用細(xì)繩懸掛于墻上，所以懸于墻上的繩方向一定與a、b兩繩拉力的合力，方向在一條直線上，a、b兩繩拉力大小相等，所以懸于墻上的繩方向就是a、b兩繩的夾角角平分線，所以，而與是同位角，所以，C正確．D．當(dāng)物塊b移至c點(diǎn)后，a、b兩繩的夾角變大，但由于兩繩拉力大小相等，且光滑小滑輪用細(xì)繩懸掛于墻上，所以細(xì)繩O拉力大小等于a、b兩繩拉力的合力，兩繩拉力大小不變，夾角變大，所以合力變小，懸于墻上的繩所受拉力變小，D錯(cuò)誤【答案】C12．(2022?四省區(qū)八校高三(下)開(kāi)學(xué)考試)每逢春節(jié)，家家戶戶都會(huì)選擇掛燈籠來(lái)烘托節(jié)日的氛圍，就連大街上也隨處可見(jiàn)它們的身影。如圖，三個(gè)燈籠由輕繩連接起來(lái)掛在燈柱上，O為結(jié)點(diǎn)，輕繩OA、OB、OC長(zhǎng)度相等，無(wú)風(fēng)時(shí)三根繩拉力分別為FA、FB、FC。其中OB、OC兩繩的夾角為，燈籠總質(zhì)量為3m，重力加速度為g。下列表述正確的是()A．FB一定等于mgB．FB與Fc合力大小等于3mgC．FA和FB大小不可能相等D．FB與FC是一對(duì)平衡力【解析】AB．根據(jù)共點(diǎn)力平衡，F(xiàn)B與FC合力的大小應(yīng)該等于燈籠的總重量3mg，即，由于對(duì)稱性可知，可得，無(wú)論取何值，都有，A錯(cuò)誤，B正確；C．當(dāng)取120o時(shí)，對(duì)O點(diǎn)進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件和對(duì)稱性可知，F(xiàn)A和FB大小相等，C錯(cuò)誤；D．一對(duì)平衡力一定是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，而FB與FC方向不相反，因此不是一對(duì)平衡力，D錯(cuò)誤。故選B。【答案】B13．(2022?上海市楊浦區(qū)一模)殲20戰(zhàn)斗機(jī)上安裝了我國(guó)自主研制的矢量發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠在不改變飛機(jī)飛行方向的情況下通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)尾噴口方向來(lái)改變推力的方向，使戰(zhàn)斗機(jī)擁有優(yōu)異的飛行性能。某次飛機(jī)沿水平方向超音速勻速巡航時(shí)，空氣對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生的豎直向上的升力(不含尾噴口推力)與水平阻力之比為。已知飛機(jī)重力為G，為使飛機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)油巡航模式，尾噴口產(chǎn)生的最小推力大小為()A． B． C． D．【解析】飛機(jī)受到重力G、發(fā)動(dòng)機(jī)推力F1、空氣升力F2和空氣阻力f，重力的方向豎直向下，升力F2的方向豎直向上，空氣阻力f的方向與F2垂直，如圖所示，殲-20戰(zhàn)斗機(jī)沿水平方向超音速勻速巡航，則有水平方向Fx=f，豎直方向F2+Fy=G其中F2=f，解得Fy=G-f，則，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)時(shí)取得最小值，將其代入F12表達(dá)式，解得，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D?！敬鸢浮緿14．(2022·上海市長(zhǎng)寧區(qū)高三(上)一模)如圖所示，工人正在清洗建筑外墻，依靠固定在屋頂?shù)睦K子保障安全。墻面對(duì)工人的作用力為F1，繩子對(duì)工人的作用力為F2，不計(jì)工人和豎直墻面之間的摩擦。當(dāng)他保持同樣的姿勢(shì)緩慢下滑過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．F1減小F2減小 B．F1減小F2增大C．F1增大F2減小 D．F1增大F2增大【解析】設(shè)繩子與墻面間的夾角為，屋頂?shù)饺酥g的繩子長(zhǎng)度為L(zhǎng)，繩子與人的接觸點(diǎn)到墻之間的距離為d，當(dāng)他保持同樣的姿勢(shì)緩慢下滑過(guò)程中，由于d不變，L增大，則減小，對(duì)人受力分析，如圖所示，可得，，變小，變小，增大，則、均減小，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼15．(2022·河南開(kāi)封市高三(下)二模)如圖所示，滑塊放在水平地面上，左邊受一輕質(zhì)彈簧的拉力作用，彈簧原長(zhǎng)l0()。水平向右的拉力F拉動(dòng)滑塊，使滑塊向右緩慢移動(dòng)，并且滑塊始終沒(méi)有離開(kāi)地面，則在上述過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．彈簧彈力在水平方向的分量增大，滑塊受到的摩擦力不變B．彈簧彈力在水平方向的分量不變，滑塊受到的摩擦力變小C．彈簧彈力在豎直方向的分量增大，滑塊受到的摩擦力變小D．彈簧彈力在豎直方向的分量不變，滑塊受到的摩擦力不變【解析】物體受到重力、支持力、水平拉力、彈簧彈力，設(shè)某一位置時(shí)彈簧與水平方向的夾角為，此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為，彈簧的原長(zhǎng)為；豎直方向時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為，彈簧與水平方向的夾角為時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為，根據(jù)正交分解得：豎直方向，根據(jù)幾何關(guān)系得，其中和為定值，當(dāng)逐漸增大時(shí)，豎直分量增大，支持力逐漸減內(nèi)銷(xiāo)，根據(jù)，可知摩擦力減小，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾16．(2022?遼寧省名校聯(lián)盟高三(上)9月聯(lián)考)殲-20戰(zhàn)斗機(jī)安裝了我國(guó)自主研制的矢量發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠在不改變飛機(jī)飛行方向的情況下，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)尾噴口方向改變推力的方向，使戰(zhàn)斗機(jī)獲得很多優(yōu)異的飛行性能。已知在殲20戰(zhàn)斗機(jī)沿水平方向超音速勻速巡航時(shí)升阻比(垂直機(jī)身向上的升力和平行機(jī)身向后的阻力之比)為。飛機(jī)的重力為G，使飛機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)油巡航模式的最小推力是()A．G B． C． D．【解析】飛機(jī)受到重力G、發(fā)動(dòng)機(jī)推力F1、升力F2和空氣阻力f，重力的方向豎直向下，升力F2的方向豎直向上，空氣阻力f力的方向與F2垂直，如圖所示，殲?20戰(zhàn)斗機(jī)沿水平方向超音速勻速巡航，則有水平方向，豎直方向，，解得，則，則觀察F12表達(dá)式為開(kāi)口向上，對(duì)稱軸為的拋物線，即當(dāng)時(shí)取