(新高考)高考物理一轮复习课时作业第2章第2讲《力的合成和分解》(含解析)

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第2讲　力的合成和分解 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　时间：50分钟　 　　满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～8题为单选，9～10题为多选)1. (2020·吉林省吉林市高三二调)如图所示，小球被轻绳系住，静止在光滑斜面上。若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力G，则G的两个分力的方向分别是图中的(　　)A．1和2  B.1和3C．2和3  D.1和4答案　A解析　小球的重力产生两个效果，一是使绳子拉伸，二是使斜面受压，故应沿这两个方向分解，即沿1和2所示方向分解，故A正确，B、C、D错误。2．(2020·河北省高三第二次省际调研)互成角度的两个共点力，其中一个力保持恒定，另一个力从零开始逐渐增大且两力的夹角不变，则其合力(　　)A．若两力的夹角小于90°，则合力一定增大B．若两力的夹角大于90°，则合力一定增大C．若两力的夹角大于90°，则合力一定减小D．无论两力夹角多大，合力一定变大答案　A解析　若两力的夹角小于90°，如图1，则合力一定增大，A正确；若两力的夹角大于90°，如图2，则合力可能先减小后增大，B、C、D错误。3．(2020·安徽省示范高中名校高三上联考)下图两种情况中，球的重力均为G，斜面与水平面的夹角均为θ，挡板对球的压力分别为(图1挡板竖直，图2挡板与斜面垂直)(　　)A．Gtanθ；Gsinθ  B.Gsinθ；GtanθC.；Gsinθ  D.Gsinθ；答案　A解析　对两球分别进行受力分析，如图所示，根据平衡条件可知，图1中挡板对球的压力为：F1＝Gtanθ，图2中挡板对球的压力为：F2＝Gsinθ，故A正确，B、C、D错误。4. 如图是悬绳对称且长度可调的自制降落伞。用该伞挂上重为G的物体进行两次落体实验，悬绳的长度l1<l2，匀速下降时每根悬绳的拉力大小分别为F1、F2，则(　　)A．F1<F2  B.F1>F2C．F1＝F2<G  D.F1＝F2>G答案　B解析　设悬绳与竖直方向的夹角为α，每根悬绳的拉力大小为F，则有G＝nFcosα，得F＝，可得当α越小时，cosα越大，F越小。由于l1<l2，则α1>α2，F1>F2，故B正确，A、C、D错误。5. (2020·江苏省扬州市高三下学期3月第二次阶段性检测)某同学做引体向上，他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颌超过单杠(身体无摆动)，稍作停顿。下列说法正确的是(　　)A．在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力B．在上升过程中单杠对人的作用力始终等于人的重力C．初始悬垂时若增大两手间的距离，单臂的拉力变大D．初始悬垂时若增大两手间的距离，两臂拉力的合力变大答案　C解析　在上升过程中，人先加速后减速，先超重后失重，则单杠对人的作用力先大于重力后小于重力，故A、B错误；初始悬垂时若增大两手间的距离，则两臂的拉力的夹角变大，因合力一定，大小总等于人的重力，则单臂的拉力会变大，故C正确，D错误。6. (2021·八省联考湖北卷)如图所示，矩形平板ABCD的AD边固定在水平面上，平板与水平面夹角为θ，AC与AB的夹角也为θ。质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下，沿AC方向匀速运动。物块与平板间的动摩擦因数μ＝tanθ，重力加速度大小为g，拉力大小为(　　)A．2mgsinθcos  B.2mgsinθC．2mgsin  D.mgsinθcos答案　A解析　物块重力沿斜面的分力平行于CD向下，所受滑动摩擦力与运动方向相反，对物块进行受力分析有Gx＝mgsinθ，f＝μmgcosθ，根据平衡条件，拉力与Gx和f的合力等大反向，根据余弦定理得F＝＝2mgsinθcos，故选A。7．(2020·内蒙古呼和浩特市高三质量普查调研)已知两个共点力F1、F2的合力大小为100 N，其中F1的方向与合力夹角为37°，分力F2的大小为75 N，则(　　)A．F1的大小唯一B．F2的方向唯一C．F2有两个可能的方向D．F2的方向可以任意选取答案　C解析　已知F1与F成37°角，知另一个分力的最小值为：Fsin37°＝60 N，而另一个分力F2的大小为75 N，大于60 N，小于100 N，所以有两组解，如图，即F1有两个可能的大小，F2有两个可能的方向，C正确，A、B、D错误。8.某压榨机的结构示意图如图所示，其中B为固定铰链，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＝0.5 m，b＝0.05 m，则物体D所受压力的大小与力F的比值为(　　)A．4  B.5 C.10  D.1答案　B解析　如图甲所示，力F可分解为沿AC杆、AB杆方向的力F1、F2，则F1＝F2＝，由几何知识得tanθ＝＝10。如图乙所示，再按力的作用效果将F1沿水平向左和竖直向下分解为F3、F4，则F4＝F1sinθ，联立得F4＝5F，故物体D所受压力的大小与力F的比值为5，B正确。9．一物体静止于水平桌面上，与桌面间的最大静摩擦力为5 N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是(　　)A．物体所受静摩擦力可能为2 NB．物体所受静摩擦力可能为4 NC．物体可能仍保持静止D．物体一定被拉动答案　ABC解析　两个2 N的力的合力范围为0～4 N，然后与3 N的力合成，则三力的合力范围为0～7 N，由于最大静摩擦力为5 N，因此可判定A、B、C正确，D错误。10. 如图所示，重物A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，重物B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜拉短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B物体，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于静止状态，g＝10 m/s2。若悬挂小滑轮的斜线OP的张力是20 N，则下列说法中正确的是(　　)A．弹簧的弹力为10 NB．重物A的质量为2 kgC．桌面对B物体的摩擦力为10 ND．OP与竖直方向的夹角为60°答案　ABC解析　O′点是三根线的结点，属于“死结”，而小滑轮重力不计且与细线间的摩擦力可忽略，故P处为“活结”。由mAg＝FO′a，FOP＝2FO′acos30°，解得：FO′a＝20 N，mA＝2 kg，B正确；OP的方向沿绕过滑轮P的两细线夹角的角平分线方向，故OP与竖直方向间夹角为30°，D错误；对O′受力分析，由平衡条件得：F弹＝FO′asin30°，FO′b＝FO′acos30°，对物体B有：fB＝FO′b，联立解得：F弹＝10 N，fB＝10 N，A、C正确。二、非选择题(本题共2小题，共30分)11．(2020·湖南省株洲市二中月考)(14分)一重为G的圆柱体工件放在V形槽中，槽顶角α＝60°，槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为μ＝0.25。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图甲)水平地把工件从槽中拉出来，人要施加多大的拉力？(2)现把整个装置倾斜，使圆柱体的轴线与水平方向成37°角(如图乙)，且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等，发现圆柱体能自动沿槽下滑，求此时工件和槽之间的摩擦力大小。答案　(1)0.5G　(2)0.4G解析　(1)分析圆柱体的受力可知，沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力Ff，由平衡条件知，F＝Ff将重力进行分解，如图所示因为α＝60°所以G＝F1＝F2又Ff＝μF1＋μF2得F＝0.5G。(2)把整个装置倾斜，则圆柱体重力压紧斜面的分力F1′＝F2′＝Gcos37°＝0.8G此时圆柱体和槽之间的摩擦力大小Ff′＝2μF1′＝0.4G。12．(16分)拱券结构是古代人们解决建筑跨度问题的有效方法，比如罗马的万神庙，我国的赵州桥都是拱券结构的典型代表。拱券结构的特点是利用石块的楔形结构，将重力和压力沿拱向两边分解，最后由拱券两端的基石来承受。现有六块大小、形状相同，质量相等的楔块组成一个半圆形实验拱券，如图乙所示。如果每块楔块的质量m＝3 kg，则：(1)六块楔块组成的拱券对其一边的支撑物的压力是多大？(2)如果在中间两块楔块3、4上加一个方向向下且大小为50 N的压力F，如图乙所示，那么楔块2对楔块3和楔块5对楔块4的弹力F1、F2分别是多大？(g取9.8 m/s2)答案　(1)88.2 N　(2)均为108.8 N解析　(1)六块楔块受到的总重力为G＝6mg＝176.4 N以六块楔块整体为研究对象，则拱券对其一边支撑物的压力为FN＝＝88.2 N。(2)以楔块3、4组成的整体为研究对象，其受力如图所示。由几何知识可知F1和F2间的夹角为120°，由对称性及平衡条件知F1＝F2＝2mg＋F＝108.8 N。