新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)專題04 力的合成與分解（原卷版）

專題04力的合成與分解1.會(huì)應(yīng)用平行四邊形定則及三角形定則求合力.2.能利用效果分解法和正交分解法計(jì)算分力.3.知道“活結(jié)”與“死結(jié)”、“動(dòng)桿”與“定桿”的區(qū)別．考點(diǎn)一共點(diǎn)力的合成1．合力與分力(1)定義：如果一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力叫作那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力叫作這個(gè)力的分力．(2)關(guān)系：合力與分力是等效替代關(guān)系．2．力的合成(1)定義：求幾個(gè)力的合力的過(guò)程．(2)運(yùn)算法則①平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的分力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向．如圖甲所示，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為合力．②三角形定則：把兩個(gè)矢量的首尾順次連接起來(lái)，第一個(gè)矢量的起點(diǎn)到第二個(gè)矢量的終點(diǎn)的有向線段為合矢量．如圖乙，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為合力．1．求合力的方法(1)作圖法：作出力的圖示，結(jié)合平行四邊形定則，用刻度尺量出表示合力的線段的長(zhǎng)度，再結(jié)合標(biāo)度算出合力大?。?2)計(jì)算法：根據(jù)平行四邊形定則作出力的示意圖，然后利用勾股定理、三角函數(shù)、正弦定理等求出合力．2．合力范圍的確定(1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合力大小的范圍：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.①兩個(gè)力的大小不變時(shí)，其合力隨夾角的增大而減小．②合力的大小不變時(shí)，兩分力隨夾角的增大而增大．③當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí)，合力最小，為|F1－F2|；當(dāng)兩個(gè)力同向時(shí)，合力最大，為F1＋F2.(2)三個(gè)共點(diǎn)力的合力大小的范圍①最大值：三個(gè)力同向時(shí)，其合力最大，為Fmax＝F1＋F2＋F3.②最小值：如果一個(gè)力的大小處于另外兩個(gè)力的合力大小范圍內(nèi)，則其合力的最小值為零，即Fmin＝0；如果不處于，則合力的最小值等于最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)力的大小之和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1為三個(gè)力中最大的力)．【典例1】（2021·黑龍江·鐵人中學(xué)高三開學(xué)考試）同一平面內(nèi)的三個(gè)力，大小分別為14N、6N、7N，若三力同時(shí)作用于某一物體，則該物體所受三力合力的最大值和最小值分別為（）A．27N、15N B．15N、0N C．27N、0N D．27N、1N【典例2】（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）某物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力作用，在如圖所示的四種情況中（坐標(biāo)紙中每格邊長(zhǎng)表示1N大小的力），該物體所受的合外力大小正確的是（）A．甲圖中物體所受的合外力大小等于4NB．乙圖中物體所受的合外力大小等于2NC．丙圖中物體所受的合外力大小等于0D．丁圖中物體所受的合外力大小等于0【典例3】（2022·湖南·長(zhǎng)郡中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，一個(gè)“Y”形彈弓頂部跨度為SKIPIF1<0，兩根相同的橡皮條自由長(zhǎng)度均為SKIPIF1<0，在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮（長(zhǎng)度不計(jì)）做成皮兜。若橡皮條的彈力與形變量的關(guān)系滿足胡克定律，且勁度系數(shù)為SKIPIF1<0，發(fā)射彈丸時(shí)每根橡皮條的最大長(zhǎng)度為SKIPIF1<0（彈性限度內(nèi)），則發(fā)射過(guò)程中皮兜對(duì)彈丸的最大作用力為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0考點(diǎn)二力的分解的兩種常用方法1．力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，遵循的法則：平行四邊形定則或三角形定則．2．分解方法(1)按力產(chǎn)生的效果分解；(2)正交分解如圖，將結(jié)點(diǎn)O的受力進(jìn)行分解．1．力的效果分解法(1)根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)實(shí)際分力的方向．(2)再根據(jù)兩個(gè)分力方向畫出平行四邊形．(3)最后由幾何知識(shí)求出兩個(gè)分力的大小和方向．2.力的正交分解法(1)建立坐標(biāo)軸的原則：在靜力學(xué)中，以少分解力和容易分解力為原則(使盡量多的力分布在坐標(biāo)軸上)；在動(dòng)力學(xué)中，往往以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系．(2)多個(gè)力求合力的方法：把各力向相互垂直的x軸、y軸分解．x軸上的合力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋…y軸上的合力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋…合力大小F＝eq\r(Fx2＋Fy2)若合力方向與x軸夾角為θ，則tanθ＝eq\f(Fy,Fx).【典例4】（2022·重慶市育才中學(xué)二模）如圖所示，牛用大小為F的力通過(guò)耕索拉犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角為α=60°，則該力在水平方向的分力大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例5】（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示為裝卸工以水平向右的力SKIPIF1<0沿斜面向上推貨箱，假設(shè)斜面的傾角為SKIPIF1<0，貨箱與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，則貨箱所受摩擦力為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0考點(diǎn)三“活結(jié)”與“死結(jié)”、“動(dòng)桿”與“定桿”1．活結(jié)：當(dāng)繩繞過(guò)光滑的滑輪或掛鉤時(shí)，繩上的力是相等的，即滑輪只改變力的方向，不改變力的大小，如圖甲，滑輪B兩側(cè)繩的拉力相等．2．死結(jié)：若結(jié)點(diǎn)不是滑輪，而是固定點(diǎn)時(shí)，稱為“死結(jié)”結(jié)點(diǎn)，則兩側(cè)繩上的彈力不一定相等，如圖乙，結(jié)點(diǎn)B兩側(cè)繩的拉力不相等．3．動(dòng)桿：若輕桿用光滑的轉(zhuǎn)軸或鉸鏈連接，當(dāng)桿平衡時(shí)，桿所受到的彈力方向一定沿著桿，否則桿會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)．如圖乙所示，若C為轉(zhuǎn)軸，則輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)中，彈力方向始終沿桿的方向．4．定桿：若輕桿被固定，不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿受到的彈力方向不一定沿桿的方向，如圖甲所示．【典例6】（2022·貴州·貴陽(yáng)修文北大新世紀(jì)貴陽(yáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校模擬預(yù)測(cè)）如圖，A、B兩物體通過(guò)兩個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑滑輪懸掛起來(lái)，處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將繩子一端從P點(diǎn)緩慢移到Q點(diǎn)，系統(tǒng)仍然平衡，以下說(shuō)法正確的是（）A．夾角θ將變小 B．夾角θ將變大C．物體B位置將變高 D．繩子張力將增大【典例7】（2022·天津·南開中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，oa和ob段為材質(zhì)完全相同且不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩，oc段細(xì)繩能承受的拉力是oa段的3倍，將質(zhì)量為m的物塊懸掛在空中且處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知繩oa、ob與豎直方向的夾角分別為30°和60°，若逐漸增加c端所掛重物的質(zhì)量，則最先斷的繩（）A．必定是oaB．必定是obC．必定是ocD．可能是ob，也可能是oc一、單選題1.（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）在研究人站姿的時(shí)候，我們可以把人的腿看成是用鉸鏈連接的兩根硬桿，如圖所示是同一個(gè)人的分腿站姿和并腿站姿（并腿時(shí)腿部豎直），則關(guān)于兩種站姿的說(shuō)法正確的是（）A．分腿時(shí)，人受到地面的作用力更大B．分腿時(shí)，一只腿受到地面的作用力更大C．分腿時(shí)，地面與腳掌之間的彈力更小D．并腿時(shí)，地面與腳掌之間的彈力更小2.（2022·重慶八中高三階段練習(xí)）小劉同學(xué)用食指和中指夾住筆，筆以傾斜狀態(tài)平衡。如圖所示為剖面圖，則（）A．中指對(duì)筆的作用力可能為零 B．手指對(duì)筆的作用力方向豎直向上C．食指對(duì)筆的壓力等于中指對(duì)筆的支持力 D．中指對(duì)筆的作用力方向一定垂直于筆，斜向左上方3.（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）已知力F的一個(gè)分力F1跟F成30°角，大小未知，另一個(gè)分力F2的大小為SKIPIF1<0F，方向未知，則F1的大小可能是（）①SKIPIF1<0

②SKIPIF1<0

③SKIPIF1<0

④SKIPIF1<0FA．①② B．②④ C．①③ D．①④4.（2021·內(nèi)蒙古·阿拉善左旗高級(jí)中學(xué)高三階段練習(xí)）關(guān)于共點(diǎn)力的合成，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩個(gè)分力的合力一定比分力大B．兩個(gè)分力的大小一定，夾角越大，合力越小C．兩個(gè)力合成，其中一個(gè)力增大，另外一個(gè)力不變，合力一定增大D．現(xiàn)有兩個(gè)力，大小分別為3N、6N，這兩個(gè)力的合力的最小值為1N5.（2021·重慶·高考真題）如圖所示，人游泳時(shí)若某時(shí)刻手掌對(duì)水的作用力大小為F，該力與水平方向的夾角為SKIPIF1<0，則該力在水平方向的分力大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．F D．SKIPIF1<06.（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，用根長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另端懸掛質(zhì)量為m的小球A，為使細(xì)繩與豎直方向夾30°角且繃緊，小球入處于靜止，則需對(duì)小球施加的最小力等于（）A．SKIPIF1<0mg B．mg C．SKIPIF1<0mg D．SKIPIF1<0mg7.（2022·上海黃浦·二模）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，一細(xì)繩一端懸掛物體P，另一端跨過(guò)斜面頂端的光滑定滑輪與物體Q相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力F緩慢拉動(dòng)P至細(xì)繩與豎直方向成45°角，Q始終靜止，設(shè)Q所受的摩擦力大小為f、在這一過(guò)程中（）A．F一定增大、f一定增大B．F可能不變、f一定增大C．F一定增大、f可能先減小后增大D．F可能不變、f可能先減小后增大8.（2022·四川·遂寧安居育才卓同國(guó)際學(xué)校高三階段練習(xí)）如圖所示，將質(zhì)量為m的小球用橡皮筋懸掛在豎直墻的O點(diǎn)，小球靜止在Q點(diǎn)，P為O點(diǎn)正下方一點(diǎn)，OP間的距離等于橡皮筋原長(zhǎng)，在P點(diǎn)固定一光滑圓環(huán)，橡皮筋穿過(guò)圓環(huán)?，F(xiàn)對(duì)小球施加一個(gè)外力F，使小球沿以PQ為直徑的圓弧緩慢向上運(yùn)動(dòng)，不計(jì)一切阻力，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是（）A．小球在Q向P運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中外力F先變小后變大B．小球在Q向P運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中外力F先變大后變小C．小球在Q向P運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中外力F的方向始終水平向右D．小球在Q向P運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中外力F的方向始終跟橡皮筋垂直9.（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，細(xì)繩一端固定在A點(diǎn)，跨過(guò)與A等高的光滑定滑輪B后在另一端懸掛一個(gè)沙桶Q．現(xiàn)有另一個(gè)沙桶P通過(guò)光滑掛鉤掛在AB之間，穩(wěn)定后掛鉤下降至C點(diǎn)，∠ACB=120°，下列說(shuō)法正確的是A．若只增加Q桶的沙子，再次平衡后C點(diǎn)位置不變B．若只增加P桶的沙子，再次平衡后C點(diǎn)位置不變C．若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的沙子，再次平衡后C點(diǎn)位置不變D．若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的沙子，再次平衡后沙桶Q位置上升10.（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B．為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度C．索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱且拉力大小相同時(shí)，鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下D．為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對(duì)稱分布二、多選題11．（2021·寧夏·青銅峽市寧朔中學(xué)高三階段練習(xí)）已知力F的一個(gè)分力F1跟F成30°角，大小未知，另一個(gè)分力F2的大小為SKIPIF1<0F，方向未知。則F1的大小不可能是（）A．SKIPIF1<0F B．SKIPIF1<0FC．SKIPIF1<0F D．SKIPIF1<0F12．（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上，通過(guò)最高點(diǎn)處大小不計(jì)的釘子用水平細(xì)線拉住一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球B，重力加速度為g，則（）A．A對(duì)地面的壓力等于（M＋m）gB．A對(duì)地面的摩擦力方向向左C．A對(duì)B的支持力大小為SKIPIF1<0mgD．細(xì)線對(duì)B的拉力大小為SKIPIF1<0mg三、解答題13．（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）科學(xué)地佩戴口罩，對(duì)于新冠肺炎、流感等呼吸道傳染病具有預(yù)防作用，既保護(hù)自己，又有利于公眾健康。如圖所示為一側(cè)耳朵佩戴口罩的示意圖，一側(cè)的口罩帶是由直線AB、弧線BCD和直線DE組成的。假若口罩帶可認(rèn)為是一段勁度系數(shù)為k的彈性輕繩，在佩戴好口罩后彈性輕繩被拉長(zhǎng)了x，此時(shí)AB段與水平方向的夾角為37°，DE段與水平方向的夾角為53°，彈性繩涉及到的受力均在同一平面內(nèi)，不計(jì)摩擦，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。求耳朵受到口罩帶的作用力。14.（2022·江蘇·高三專題練習(xí)）“新冠肺炎”的易傳染性讓每一個(gè)接觸到病毒的人都有可能成為被感染的對(duì)象。如果在一些易傳播的環(huán)境中啟用機(jī)器人替代人工操作的話，就可以有效防控病毒傳播，其中送餐服務(wù)就是機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，只要設(shè)置好路線、安放好餐盤，它就會(huì)穩(wěn)穩(wěn)地舉著托盤，到達(dá)指定的位置送餐，如圖所示。若某一隔離病區(qū)的配餐點(diǎn)和目標(biāo)位置在相距x=43m的直線通道上，機(jī)器人送餐時(shí)從靜止開始啟動(dòng)，加速過(guò)程的加速度大小a1=2m/s2，速度達(dá)到v=2m/s后勻速，之后適時(shí)勻減速，恰好把食物平穩(wěn)送到目標(biāo)位置，整個(gè)送餐用時(shí)t=23s。若載物平臺(tái)呈水平狀態(tài)，食物的總質(zhì)量SKIPIF1<0，食物與平臺(tái)無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，g取10m/s2.，試求：(1)機(jī)器人加速過(guò)程位移的大小x；(2)勻速運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間t0；(3)減速過(guò)程中平臺(tái)對(duì)食物的平均作用力F的大小。15.（