2025版高考物理一輪總復習第2章相互作用第7講力的合成與分解提能訓練

其次章第7講基礎過關練題組一力的合成1．如圖所示為兩個大小不變、夾角θ變更的力的合力的大小F與θ(0≤θ≤2π)角之間的關系圖像，下列說法中正確的是(C)A．合力大小的變更范圍是0≤F≤14NB．合力大小的變更范圍是2N≤F≤10NC．這兩個分力的大小分別為6N和8ND．這兩個分力的大小分別為2N和8N[解析]由題圖可知，當兩力夾角為180°時，兩力的合力大小為2N，而當兩力夾角為90°時，兩力的合力大小為10N。則這兩個力的大小分別為6N、8N，故C正確，D錯誤。當兩個力方向相同時，合力大小最大，等于兩個力之和；當兩個力方向相反對，合力大小最小，等于兩個力之差，由此可知，合力大小的變更范圍是2N≤F≤14N，故A、B錯誤。2．(2024·山東濟南質檢)如圖為汽車的機械式手剎(駐車制動器)系統(tǒng)的結構示意圖，結構對稱。當向上拉動手剎拉桿時，手剎拉索(不行伸縮)就會拉緊，拉索OD、OC分別作用于兩邊輪子的制動器，從而實現(xiàn)駐車的目的。以下說法正確的是(D)A．當OD、OC兩拉索夾角為60°時，三根拉索的拉力大小相等B．拉動手剎拉桿時，拉索AO上的拉力總比拉索OD和OC中任何一個拉力大C．若在拉索AO上施加一恒力，OD、OC兩拉索夾角越小，拉索OD、OC的拉力越大D．若保持OD、OC兩拉索的拉力不變，OD、OC兩拉索越短，拉動拉索AO越省力[解析]當OD、OC兩拉索夾角為120°時，三根拉索的拉力大小相等，選項A錯誤；拉動手剎拉桿時，當OD、OC兩拉索夾角大于120°時，拉索AO上的拉力比拉索OD和OC中任何一個拉力都小，選項B錯誤；依據(jù)平行四邊形定則可知，若在拉索AO上施加一恒力，OD、OC兩拉索夾角越小，拉索OD、OC上的拉力越小，選項C錯誤；若保持OD、OC兩拉索的拉力不變，OD、OC兩拉索越短，則兩拉力的夾角越大，合力越小，即拉動拉索AO越省力，選項D正確。3．現(xiàn)代人經(jīng)常低頭玩手機，這會使頸椎長期受壓，可能引發(fā)頸椎病。人低頭時，可粗略認為頭受重力G，肌肉拉力F1和頸椎支持力F2。如圖所示，某同學低頭看手機時頭頸彎曲與豎直方向成60°，此時肌肉對頭的拉力F1約為頭重的4倍，F(xiàn)2沿圖中虛線方向，依據(jù)上述信息估算此時頸椎受到的壓力F的可能值(C)A．G<F<4G B．F＝4GC．4G<F<5G D．F>5G[解析]對人的頭部受力分析如圖所示。在三角形中，由幾何學問可知，大角對大邊，所以F2>F1＝4G。又因為兩邊之和大于第三邊，故F2<G＋F1＝5G，依據(jù)牛頓第三定律知，頸椎受到的壓力4G<F<5G，故C正確。題組二力的分解4．我國自行設計建立的斜拉索橋——上海南浦大橋，其橋面高達46m，主橋全長846m，引橋總長7500m。南浦大橋的引橋建立得如此長，其主要目的是(D)A．增大汽車對橋面的正壓力B．減小汽車對橋面的正壓力C．增大汽車重力平行于引橋橋面對下的分力D．減小汽車重力平行于引橋橋面對下的分力[解析]把汽車的重力按作用效果分解為平行于橋面方向和垂直于橋面(斜面)方向的兩個分力，引橋越長，傾角越小，重力平行于引橋橋面的分力就越小，故選項D正確。5．(2024·云南昆明高三階段練習)如圖甲所示為冰壺運動，屬于2024北京冬奧會競賽項目，它考驗參與者的體能與腦力，呈現(xiàn)動靜之美，取舍之才智。現(xiàn)對運動員推動冰壺滑行過程建立如圖乙所示模型：冰壺質量m＝20kg，運動員施加的推力F＝50N，方向與水平方向夾角為37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，若冰壺在推力F作用下做勻速直線運動，冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)μ為(結果保留兩位有效數(shù)字)(C)A．0.15 B．0.16C．0.17 D．0.18[解析]由受力分析可得Fcosθ＝μ(mg＋Fsinθ)，代入數(shù)據(jù)解得μ≈0.174，結果保留兩位有效數(shù)字知C正確，A、B、D錯誤。題組三“動桿”和“定桿”與“活結”和“死結”模型6.(多選)如圖所示，用輕繩AO和OB將重為G的重物懸掛在水平天花板和豎直墻壁之間處于靜止狀態(tài)，AO繩水平，OB繩與豎直方向的夾角為θ，則AO繩的拉力FA，OB繩的拉力FB的大小與G之間的關系為(AC)A．FA＝Gtanθ B．FA＝eq\f(G,cosθ)C．FB＝eq\f(G,cosθ) D．FB＝Gcosθ[解析]結點O受到三個力作用FA、FB、FC，如圖所示，其中FA、FB的合力與FC等大反向，即F合＝FC＝G，則eq\f(FA,FC)＝tanθ，eq\f(FC,FB)＝cosθ，解得FA＝Gtanθ，F(xiàn)B＝eq\f(G,cosθ)，故A、C正確。7.如圖所示，一輕質細繩一端固定于豎直墻壁上的O點，另一端跨過光滑且大小可忽視的定滑輪P懸掛物塊B，OP段的繩子水平，長度為L?，F(xiàn)將一帶光滑掛鉤的物塊A掛到OP段的繩子上，當物塊A、B平衡時，物塊B上升的高度為L。則物塊A、B的質量之比為(A)A．eq\r(3) B．2C．eq\f(\r(3),3) D．1[解析]對B由平衡條件知，繩子拉力T＝mBg，對A受力分析如圖所示，依據(jù)平衡條件有2Tcosθ＝mAg，由幾何關系可知sinθ＝eq\f(\f(L,2),L)＝eq\f(1,2)，解得θ＝30°，eq\f(mA,mB)＝eq\r(3)，故選A。8．如圖為兩種形式的吊車的示意圖，OA為可繞O點轉動的輕桿，重量不計，AB為纜繩，當它們吊起相同重物時，桿OA在圖(a)、(b)中的受力大小分別為Fa、Fb，則下列關系正確的是(A)A．Fa＝Fb B．Fa>FbC．Fa<Fb D．大小不確定[解析]對題圖中的A點受力分析，設輕桿OA的彈力大小分別為Fa′，F(xiàn)b′，則由圖甲可得Fa＝Fa′＝2mgcos30°＝eq\r(3)mg，由圖乙可得tan30°＝eq\f(mg,Fb′)，則Fb＝Fb′＝eq\r(3)mg，故Fa＝Fb，A正確。實力綜合練9．如圖所示，解放軍戰(zhàn)士在水平地面上拉著輪胎做勻速直線運動進行負荷訓練，運動過程中保持雙肩及兩繩的端點A、B等高，兩繩間的夾角為θ＝60°，所構成的平面與水平面間的夾角恒為α＝53°，輪胎重為G，地面對輪胎的摩擦阻力大小恒為Ff，則每根繩的拉力大小為(C)A．eq\f(2\r(3),9)Ff B．eq\f(\r(3),2)FfC．eq\f(5\r(3),9)Ff D．eq\f(2\r(3),3)Ff[解析]設每根繩的拉力為F，則這兩根繩拉力的合力F合＝2Fcoseq\f(θ,2)，方向沿繩子所組成角的角平分線，與水平面的夾角為α，受力分析如圖所示，對輪胎有F合cosα＝Ff，解得F＝eq\f(Ff,2cosαcos\f(θ,2))＝eq\f(5\r(3),9)Ff，故A、B、D三項錯誤，C項正確。故選C項。10．(2024·安徽皖北協(xié)作區(qū)聯(lián)考)航母阻攔索用于攔停高速著艦的艦載機，被喻為“艦載機生命線”。如圖所示為其結構簡圖，滑輪1、2、3、4及液壓缸a、b、c固定在甲板平面上，阻攔索繞過滑輪組后閉合。某時刻艦載機的掛鉤勾住阻攔索，形成圖示的夾角時，艦載機受到阻攔索的合力大小為F。不考慮阻攔索、滑輪的質量及一切摩擦，則此時單個柱塞所受阻攔索的合力大小為(B)A．eq\f(F,3) B．eq\f(\r(3)F,3)C．F D．eq\r(3)F[解析]某時刻艦載機的掛鉤勾住阻攔索，形成題圖所示的60°夾角，由于掛鉤兩側阻攔索中拉力相等，由2F′cos30°＝F，解得阻攔索中的拉力F′＝eq\f(\r(3)F,3)。由于柱塞兩側阻攔索中拉力相等，其合力方向在兩側阻攔索拉力所成夾角的角平分線上，所以單個柱塞所受阻攔索的合力大小F合＝2F′cos60°＝eq\f(\r(3)F,3)，選項B正確。11.彈跳實力是職業(yè)籃球運動員重要的身體素養(yǎng)指標之一，許多著名的籃球運動員因為具有驚人的彈跳實力而被球迷稱為“彈簧人”。彈跳過程是身體肌肉、骨骼關節(jié)等部位一系列相關動作的過程，屈膝是其中的一個關鍵動作。如圖所示，人屈膝下蹲時，膝關節(jié)彎曲的角度為θ，設此時大、小腿部的肌群對膝關節(jié)的作用力F的方向水平向后，且大腿骨、小腿骨對膝關節(jié)的作用力大致相等，那么腳掌所受地面豎直向上的彈力約為(A)A．eq\f(F,2)taneq\f(θ,2) B．eq\f(F,2tan\f(θ,2))C．eq\f(F,2cos\f(θ,2)) D．eq\f(F,2sin\f(θ,2))[解析]受力如圖所示，設大腿骨和小腿骨對膝關節(jié)的作用力大小為F1，已知它們之間的夾角為θ，F(xiàn)即為它們的合力的大小，作出平行四邊形如圖所示，有F1coseq\f(θ,2)＝eq\f(F,2)，則腳掌對地面豎直向下的壓力為FN＝F1sineq\f(θ,2)，由牛頓第三定律可知腳掌所受地面豎直向上的彈力為FN′＝eq\f(F,2)·taneq\f(θ,2)。故選A。12．一重為G的圓柱體工件放在V形槽中，槽頂角α＝60°，槽的兩側面與水平方向的夾角相同，槽與工件接觸處的動摩擦因數(shù)到處相同，大小為μ＝0.25，則：(1)要沿圓柱體的軸線方向(如圖甲所示)水平地把工件從槽中拉出來，人至少要施加多大的拉力？(2)現(xiàn)把整個裝置傾斜，使圓柱體的軸線與水平方向成37°角，如圖乙所示，且保證圓柱體對V形槽兩側面的壓力大小相等，發(fā)覺圓柱體能自動沿槽下滑，求此時工件所受槽的摩擦力大小。(sin37°＝0.6，cos37