2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層提升練六力的合成與分解含解析

PAGE9-力的合成與分解(建議用時(shí)45分鐘)1.三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是F1、F2、F3,關(guān)于它們的合力F的大小,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.F大小的取值范圍肯定是0≤F≤F1+F2+F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一個(gè)大C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,肯定能使合力為零D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,肯定能使合力為零【解析】選C。合力不肯定大于分力,故B錯(cuò)誤;三個(gè)共點(diǎn)力的合力的最小值能否為零,取決于任何一個(gè)力是否都在其余兩個(gè)力的合力范圍內(nèi),由于三個(gè)力大小未知,所以三個(gè)力的合力的最小值不肯定為零,故A錯(cuò)誤;當(dāng)三個(gè)力的大小分別為3a、6a、8a,其中任何一個(gè)力都在其余兩個(gè)力的合力范圍內(nèi),故C正確;當(dāng)三個(gè)力的大小分別為3a、6a、2a時(shí),不滿意上述狀況,故D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】一物體位于光滑水平面上,同時(shí)受到三個(gè)水平共點(diǎn)力F1、F2和F3作用,其大小分別為F1=42N、F2=28N、F3=20N,且F1的方向指向正北。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ()A.這三個(gè)力的合力可能為零B.F1、F2兩個(gè)力的合力大小可能為20NC.若物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),則F2、F3的合力大小為48N,方向指向正南D.若物體處于靜止?fàn)顟B(tài),則F1、F3的合力大小肯定為28N【解析】選C。依據(jù)三力合成的法則得三個(gè)力合力大小的取值范圍為0≤F123≤90N,故A正確;F1、F2兩個(gè)力的合力大小的取值范圍為14N≤F12≤70N,故F1、F2兩個(gè)力的合力大小可能為20N,故B正確;若物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),合力為零,F2、F3的合力應(yīng)與F1大小相等、方向相反,大小為42N,方向指向正南,故C錯(cuò)誤;同理,若物體處于靜止?fàn)顟B(tài),合力為零,則F1、F3的合力大小肯定為28N,故D正確。2.(2024·池州模擬)將物體所受重力按力的效果進(jìn)行分解,下列圖中錯(cuò)誤的是 ()【解析】選C。A項(xiàng)中物體重力分解為垂直于斜面使物體壓緊斜面的分力G1和沿斜面對(duì)下使物體向下滑的分力G2;B項(xiàng)中物體的重力分解為沿兩條細(xì)繩使細(xì)繩張緊的分力G1和G2,A、B圖均畫得正確。C項(xiàng)中物體的重力應(yīng)分解為垂直于兩接觸面使物體壓緊兩接觸面的分力,故C圖畫錯(cuò)。D中物體的重力分解為水平向左壓緊墻的分力G1和沿繩向下使繩張緊的分力G2,故D圖畫得正確。3.如圖所示,兩根相距為L(zhǎng)的豎直固定桿上各套有質(zhì)量為m的小球,小球可以在桿上無(wú)摩擦地自由滑動(dòng),兩球用長(zhǎng)為2L的輕繩相連,今在輕繩中點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的拉力F,恰能使兩球沿豎直桿向上勻速運(yùn)動(dòng)。則每個(gè)小球所受的拉力大小為(重力加速度為g) ()A.12mgB.mgC.3【解析】選C。依據(jù)題意可知:兩側(cè)輕繩與豎直桿間距正好組成等邊三角形,對(duì)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析,依據(jù)平衡條件可得,F=2mg=2F′cos30°,解得小球所受拉力F′=3F3=2【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,質(zhì)量為m的小物塊靜止地放在半徑為R的半球體上,小物塊與半球體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,小物塊與球心連線與水平地面的夾角為θ,則下列說(shuō)法中正確的是 ()A.小物塊所受摩擦力大小為μmgsinθB.小物塊對(duì)半球體的壓力大小為mgcosθC.小物塊所受摩擦力大小為mgsinθD.小物塊所受摩擦力大小為mgcosθ【解析】選D。分析小物塊受力如圖所示,因小物塊靜止在半球體上,所以有FN=mgsinθ,Ff=mgcosθ,故D正確,B、C錯(cuò)誤;因小物塊受靜摩擦力作用,其大小不能用Ff=μFN=μmgsinθ來(lái)計(jì)算,故A錯(cuò)誤。4.(創(chuàng)新預(yù)料)如圖所示,一質(zhì)量勻稱的實(shí)心圓球被直徑AB所在的平面一分為二,先后以AB沿水平和豎直兩種不同方向放置在光滑支架上,處于靜止?fàn)顟B(tài),兩半球間的作用力分別為F和F′,已知支架間的距離為AB長(zhǎng)度的一半,則FF ()A.3 B.32C.233 【解析】選A。設(shè)兩半球的總質(zhì)量為m,當(dāng)球以AB沿水平方向放置,可知F=12mg,當(dāng)球以AB沿豎直方向放置,隔離右半球受力分析如圖所示,可得:F′=mg2tanθ,依據(jù)支架間的距離為AB的一半,可得:θ=30°,則FF'=1tanθ=5.如圖所示,高空走鋼絲的表演中,若表演者走到鋼絲中點(diǎn)時(shí),使原來(lái)水平的鋼絲下垂與水平面成θ角,此時(shí)鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的 ()A.12 B.C.12sinθ 【解析】選C。以人和平衡桿整體為探討對(duì)象,分析受力狀況,作出受力分解圖,依據(jù)平衡條件:兩鋼絲合力與重力等大反向,則有:2Fsinθ=mg,解得:F=mg2sinθ,故鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的12sinθ,故C正確,A、6.(2024·天津高考)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,在航道處建立了單面索(全部鋼索均處在同一豎直面內(nèi)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)的鋼索必需對(duì)稱分布【解析】選C。以橋身為探討對(duì)象,鋼索對(duì)橋身拉力的合力與橋身的重力等大反向,即鋼索對(duì)索塔向下的壓力在數(shù)值上等于橋身的重力,增加鋼索的數(shù)量對(duì)索塔受到的向下的壓力無(wú)影響,因此A錯(cuò)誤;由圖甲可知2Tcosα=Mg,當(dāng)索塔高度降低后,α變大,cosα變小,故T變大,因此B錯(cuò)誤;由對(duì)選項(xiàng)B的分析可知,當(dāng)鋼索對(duì)稱分布時(shí),2Tcosα=Mg,鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下,因此C正確;如圖乙進(jìn)行受力分析,由正弦定理可知,只要滿意FABsinα=FACsinβ,鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四邊形定則進(jìn)行合成,其合力的方向肯定是豎直向下的,所以鋼索不肯定要對(duì)稱分布,故D【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,起重機(jī)將重為G的重物勻速吊起,此時(shí)四條鋼索與豎直方向的夾角均為60°,則每根鋼索中彈力大小為 ()A.G4 B.C.3G4 【解析】選D。設(shè)鋼索中張力大小為F,由對(duì)稱性可知,四條鋼索中彈力大小相同,由平衡條件可得:4Fcos60°=G,得F=G2,故D7.質(zhì)量為M的三角形物塊放置在粗糙水平地面上,質(zhì)量為m的物體以速度v0沿三角形物塊的粗糙斜面勻速下滑,某時(shí)刻給物體施加一沿斜面對(duì)下的推力F,使物體沿斜面對(duì)下做加速運(yùn)動(dòng),如圖所示。整個(gè)過(guò)程中,三角形物塊始終靜止在地面上,設(shè)物體向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí),地面對(duì)三角形物塊的支持力大小為N,地面對(duì)三角形物塊的摩擦力的大小為f,重力加速度為g,則 ()A.f≠0,N>(m+M)g B.f=0,N=(m+M)gC.f≠0,N<(m+M)g D.f=0,N>(m+M)g【解析】選B。起先物體以速度v0沿三角形物塊的粗糙斜面勻速下滑,說(shuō)明物體對(duì)三角形物塊的作用力等于物體的重力,方向豎直向下。對(duì)三角形物塊分析受力,受到豎直向下的重力,物體對(duì)三角形物塊向下的壓力,地面的支持力N,地面的摩擦力f,依據(jù)平衡條件可知,f=0,N=(m+M)g。給物體施加一沿斜面對(duì)下的推力F,不變更物體對(duì)三角形物塊的作用力,所以對(duì)物體施加一沿斜面對(duì)下的推力F,地面對(duì)三角形物塊的支持力大小N=(m+M)g,地面對(duì)三角形物塊的摩擦力的大小為f=0,選項(xiàng)B正確。8.(多選)始終角V形槽固定在水平面上,其橫截面如圖所示,BC面與水平面間夾角為60°,有一質(zhì)量為m的正方體木塊放在槽內(nèi),木塊與AB面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,與BC面間無(wú)摩擦?，F(xiàn)用平行于槽的水平力F推木塊,使之沿槽向里勻速運(yùn)動(dòng),重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是 ()A.木塊受到5個(gè)力的作用B.木塊對(duì)V形槽的作用力大小為mgC.推力F大小為32μmgD.木塊對(duì)BC面的壓力大小為32【解析】選A、C。把木塊的重力沿垂直V形槽方向分解,由平衡條件可得V形槽兩個(gè)側(cè)面對(duì)木塊都有支持力,用平行于槽的水平力F推木塊,使之沿槽向里勻速運(yùn)動(dòng),V形槽AB側(cè)面對(duì)木塊有滑動(dòng)摩擦力,BC側(cè)面對(duì)木塊沒(méi)有摩擦力,木塊還受到豎直向下的重力mg和推力F,所以木塊受到5個(gè)力的作用,選項(xiàng)A正確;木塊對(duì)V形槽的作用力除壓力(對(duì)兩個(gè)側(cè)面的壓力的矢量和等于重力mg)外還有滑動(dòng)摩擦力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;木塊對(duì)兩個(gè)側(cè)面的壓力分別為mgcos30°和mgcos60°,受到AB側(cè)面的滑動(dòng)摩擦力為μmgcos30°=32μmg,選項(xiàng)C正確;木塊對(duì)BC面的壓力大小為mgcos60°=12mg,選項(xiàng)9.(多選)一個(gè)大人拉著載有兩個(gè)小孩的小車(其拉桿可自由轉(zhuǎn)動(dòng))沿水平地面勻速前進(jìn),則對(duì)小孩和車的下列說(shuō)法正確的是 ()A.拉力的水平分力等于小孩和車所受的合力B.拉力與摩擦力的合力大小等于車和小孩重力大小C.拉力與摩擦力的合力方向豎直向上D.小孩和車所受的合力為零【解析】選C、D。小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力,依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,拉力的水平分力等于小孩和車所受的摩擦力,故A錯(cuò)誤;小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力,依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,拉力、摩擦力的合力與重力、支持力的合力平衡,重力、支持力的合力豎直向下,故拉力與摩擦力的合力方向豎直向上,故B錯(cuò)誤,C正確;小孩和車做勻速直線運(yùn)動(dòng),故所受的合力為零,故D正確。10.(2024·廊坊模擬)如圖所示是某同學(xué)為頸椎病人設(shè)計(jì)的一個(gè)牽引裝置的示意圖,一根繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪后兩端各掛著一個(gè)相同質(zhì)量的重物,與動(dòng)滑輪相連的帆布帶拉著病人的頸椎(圖中用手指代替頸椎做試驗(yàn)),整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi),假如要增大頸椎所受的拉力,不行實(shí)行的方法是 ()A.只增加繩的長(zhǎng)度B.只增大重物的重量C.只將動(dòng)滑輪向下移動(dòng)D.只將兩個(gè)定滑輪的懸點(diǎn)相互靠近【解析】選A。設(shè)兩側(cè)繩拉力分別為F1、F2,重物質(zhì)量為m,則F1=F2=mg,依據(jù)力的合成,頸椎所受的拉力F=2F1cosθ=2mgcosθ,增大mg或減小θ,可以增大F,選項(xiàng)A正確。11.將一光滑輕桿固定在地面上,桿與地面間夾角為θ,一光滑輕環(huán)套在桿上。一個(gè)大小和質(zhì)量都不計(jì)的滑輪用輕繩OP懸掛在天花板上,用另一輕繩通過(guò)滑輪系在輕環(huán)上,用手拉住輕繩另一端并使OP恰好在豎直方向,如圖所示?，F(xiàn)水平向右拉繩,當(dāng)輕環(huán)重新靜止不動(dòng)時(shí)OP繩與天花板之間的夾角為 ()A.90°B.45°C.θD.45°+θ【解析】選D。由題意可知,當(dāng)輕環(huán)重新靜止不動(dòng)時(shí),環(huán)所受的輕繩拉力方向與輕桿垂直,滑輪兩側(cè)輕繩的夾角為90°+θ,此時(shí),定滑輪受OP繩拉力、繩子水平拉力和滑輪與環(huán)間繩子拉力作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)此時(shí)OP繩與天花板之間的夾角為α,由幾何學(xué)問(wèn)及力的合成與分解,可得α=45°+θ2,故選項(xiàng)D正確,A、B、C12.電梯修理員或牽引專家經(jīng)常須要監(jiān)測(cè)金屬繩中的張力,但只能在運(yùn)用的裝置中現(xiàn)場(chǎng)間接測(cè)量,不行能將金屬繩取下后干脆測(cè)量。某同學(xué)獨(dú)創(chuàng)了一種能間接測(cè)量繩中張力的儀器,工作原理如圖所示,將相距為L(zhǎng)的兩根較光滑支柱A、B固定在金屬繩的同一側(cè),圖中的小圓圈表示支柱的橫截面,支柱A、B都垂直于紙面;在A、B的中點(diǎn)用一可動(dòng)支柱C向上推動(dòng)金屬繩,使繩在垂直于A、B的