高考物理一轮复习课后练习05 力的合成与分解（含答案解析）

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2020版高考物理 全程复习课后练习05 力的合成与分解1.在如图所示的四幅图中．AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接，B点下方用轻绳悬挂小物块，下列关于杆受力的说法正确的是(　　)A．甲中的AB杆、BC杆均可替换为轻绳B．乙中的AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力C．丙中的AB杆、BC杆均可替换为轻绳D．丁中的AB杆、BC杆均表现为支持力  2.如图所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹角为30°且绷紧，小球A处于静止，对小球施加的最小的力是(　　)A.mg        B.mg        C.mg         D.mg  3.假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈做菜，对菜刀产生了兴趣．他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大，如图所示，他先后作出过几个猜想，其中合理的是(　　)A．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打造方便，外形美观，跟使用功能无关B．在刀背上加上同样的压力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大D．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大  4.图甲、乙、丙中弹簧秤、绳和滑轮的质量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计，物体的重力都是G，在图甲、乙、丙的情况下，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则(　　)A．F3>F1=F2         B．F3=F1>F2        C．F1=F2=F3         D．F1>F2=F3 5.如图所示，重力为6 N的木块静止在倾角为30°的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向、大小等于4 N的力F推木块，木块仍保持静止，则木块所受的摩擦力大小为(　　)A．3 N         B．4 N        C．5 N         D．10 N 6.两光滑平板MO、NO构成一具有固定夹角θ0=75°的“V”形槽,一球置于槽内,用θ表示NO板与水平面之间的夹角,如图所示。若球对板NO压力的大小正好等于球所受重力的大小,则下列角度θ的取值正确的是(　　)A.15°           B.30°           C.45°           D.60° 7.如图所示，OP为一满足胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在水平地面上的滑块P相连，当弹性绳处于竖直方向时，滑块P对地面有压力作用．Q为紧挨绳的一光滑水平小钉，它与天花板的距离等于弹性绳的自然长度，现用一水平力F作用于滑块P，使之向右缓慢地沿水平地面做直线运动，在运动过程中弹性绳处于弹性限度内，且满足弹力与形变量成正比的关系，滑块与地面间的动摩擦因数恒定，则下列说法正确的是(　　)A．地面作用于滑块P的摩擦力不变B．地面对滑块P的支持力减小C．水平力F减小D．水平力F保持不变 8.如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细绳连接，在细绳的中点加一与斜面垂直向上的拉力，使两物体均处于静止状态，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是(　　)A．a、b两物体的受力个数一定相同B．a、b两物体受到的摩擦力大小一定相等C．a、b两物体对斜面的压力相同D．当逐渐增大拉力F时，物体b先开始滑动  9.图甲是由两圆杆构成的“V”形斜槽，它与水平面成倾角θ放置．现将一质量为m的圆柱体滑块由斜槽顶端释放，滑块恰好匀速下滑．沿斜槽看去，截面如图乙所示．已知滑块与两圆杆间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，β=120°，则(　　)A．μ=tanθB．左边圆杆对滑块的支持力大小为mgcosθC．左边圆杆对滑块的摩擦力大小为mgsinθD．若增大θ，左边圆杆对滑块的支持力将增大  10.如图，A、B两球(可视为质点)质量均为m，固定在轻弹簧的两端，分别用细绳悬于O点，其中球A处在光滑竖直墙面和光滑水平地面的交界处．已知两球均处于静止状态，OA沿竖直方向，OAB恰好构成一个正三角形，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)A．球A对竖直墙壁的压力大小为0.5mgB．弹簧对球A的弹力大于对球B的弹力C．绳OB的拉力大小等于mgD．球A对地面的压力不可能为零 11. (多选)如图所示，质量分别为M、m的两个木块A、B通过劲度系数为K的轻弹簧连接，木块A放在水平桌面上，木块B用轻绳通过定滑轮在力F的作用下整体处于静止状态，绳与水平方向成α角，不计滑轮与绳间的摩擦，则下列说法正确的是(　　)A．木块A对桌面的压力为FN=Mg＋mg－FsinαB．轻弹簧处于拉伸状态，弹簧的弹力大小为C．木块A对桌面的摩擦力大小为Ff=Fcosα，方向向左D．木块A对桌面的摩擦力大小为Ff=Fsinα，方向向右     12. (多选)如图所示，滑块A与小球B用一根不可伸长的轻绳相连，且滑块A套在水平直杆上．现用大小为10 N、与水平方向成30°角的力F拉B，使A、B一起向右匀速运动，运动过程中A、B保持相对静止．已知A、B的质量分别为2 kg、1 kg，重力加速度为10 m/s2，则(　　)A．轻绳与水平方向的夹角θ=60°B．轻绳与水平方向的夹角θ=30°C．滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为D．滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为 13.质量为m=0.8 kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态，PA与竖直方向的夹角为37°，PB沿水平方向．质量为M=10 kg的木块与PB相连，静止于倾角为37°的斜面上，如图所示．(取g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)求：(1)轻绳PB拉力的大小；(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力的大小．                           14.质量为M的木楔倾角为θ,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,木块正好匀速下滑。现用与木楔斜面成α角的力F拉着木块匀速上升,如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止)。(1)当α=θ时,拉力F有最小值,求此最小值。(2)求拉力F最小时木楔对水平面的摩擦力是多少。              
答案解析1.答案为：C；解析：由题图看出，甲、丙、丁中，AB杆对B点产生的是拉力，当用轻绳代替时效果不变，仍能使装置平衡，同理可知，题图中的BC杆可以用等长的轻绳代替的只有丙，故A错误，C正确；乙中B点受向下的拉力，则BC杆表现为支持力，由平衡关系可知AB杆也表现为支持力，故B错误；对丁中B点分析可知，B点受向下的拉力，AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力，故D错误．  2.答案为：C；解析：对小球A受力分析，小球受到拉力、重力和施加的外力，作出受力分析图，当小球施加的力F与细绳垂直时，作用力最小，由受力平衡得：F的最小值为Fmin=Gsin30°=mg.  3.答案为：D；解析：把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角形劈，设顶角为2θ，背宽为d，侧面长为l，如图所示．当在刀背施加压力F后，产生垂直侧面的两个分力F1、F2，使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体．由对称性知，这两个分力大小相等(F1=F2)，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图所示，在这个力的平行四边形中，取其四分之一考虑(图中阴影部分)．根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系，有关系式==，得F1=F2=.由此可见，刀背上加上一定的压力F时，侧面分开其他物体的力跟顶角的大小有关，顶角越小，sin θ的值越小，F1和F2的值越大，故D正确． 4.答案为：B；解析：题图甲中物体处于静止状态，所以合力为零，即弹簧的弹力等于重力大小；题图乙中物体受到重力、支持力和弹簧的弹力，三力合力为零，根据力的合成与分解可知F2=Gcos30°；题图丙中物体受到重力和两个互成120°的拉力作用，合力为零，根据力的合成与分解可知拉力大小等于重力大小，即F3=F1=G>F2，选项B正确，A、C、D错误．    5.答案为：C；解析：初始时木块保持静止，相对于斜面有下滑的趋势，斜面对其沿斜面向上的静摩擦力分力f1=mgsin30°=3 N，木块受到水平力F的作用，相对于斜面有水平向左运动的趋势，斜面对其水平向右的静摩擦力分力大小为f2=F=4 N，所以斜面对木块的摩擦力大小为f==5 N，选项C正确． 6.答案为：B；解析：对球受力分析如图所示，球受重力mg、挡板MO的支持力FM和挡板NO的支持力FN三个力的作用,根据题意知,挡板NO的支持力FN等于球的重力mg,即FN=mg。由于球静止,所以球所受的三个力的合力为零,则其中任意两个力的合力必定与第三个力构成平衡力,图中所示的FN与FM的合力F'与重力mg等大反向,即F'=mg,所以力的三角形O'FNF'是等腰三角形,根据几何关系和已知条件得φ=①对于四边形OM'O'N'有∠M'O'N'+θ0=180°即φ+θ+θ0=180°②联立①②得+θ+75°=180°,所以θ=30°,故选项B正确。7.答案为：A；解析：设在某点处弹性绳与水平方向的夹角为θ，对滑块P进行受力分析，有mg=F弹sinθ＋N，F=F弹cosθ＋f，f=μN′，N′=N，F弹=kx=k，解得地面对滑块P的支持力N不变，地面对滑块P的摩擦力也不变，F变大，故选A. 8.答案为：C；解析：分别对a、b进行受力分析，如图所示，b物体处于静止状态，当绳中拉力沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时，fb=0，所以b可能只受3个力作用，而a物体一定受到摩擦力作用，肯定受4个力作用，选项A、B错误；a、b两物体沿垂直于斜面方向受力都平衡，设绳与斜面间的夹角为θ，则Na＋Tasinθ=mgcosθ，Nb＋Tbsinθ=mgcosθ，Ta=Tb=T，解得Na=Nb=mgcosθ－Tsinθ，则a、b两物体对斜面的压力相同，选项C正确；对a沿斜面方向有Tacosθ＋mgsinθ=fa，对b，沿斜面方向有Tbcosθ－mgsinθ=fb，a、b对斜面的压力相等，所以最大静摩擦力相等，当逐渐增大拉力F时，a先达到最大静摩擦力，先滑动，选项D错误． 9.答案为：B；解析：滑块恰好匀速下滑，则滑块受力平衡，对滑块受力分析，根据平衡条件得，mgsinθ=2f=2μFN，mgcosθ=2FNcos=FN，解得μ=tanθ，选项A错误，B正确；左边圆杆对滑块的摩擦力大小为f=mgsinθ，选项C错误；若θ增大，cosθ减小，则左边圆杆对滑块的支持力将减小，选项D错误．  10.答案为：C；解析：对球B进行受力分析如图所示，受重力、弹簧的弹力、细绳的拉力，它们互成120°角，球B处于平衡状态，由力的合成法则可知必有mg=F=TB，故C正确．球A受重力、弹簧的弹力、墙壁向右的支持力、细绳的拉力、地面的支持力(其中地面的支持力和细绳的拉力可能只有一个)，在水平方向有墙的支持力等于弹簧的弹力在水平方向的分量FN=F′cosθ=Fcos30°=mg，由牛顿第三定律可知A错误；弹簧静止，合力为零，故两个球对弹簧的弹力等大、反向、共线，故弹簧对球A的弹力等于对球B的弹力，故B错误；对A球进行受力分析并列平衡方程，绳OA对球A的拉力和地面的支持力的合力大小等于弹簧弹力的竖直分力和重力之和，故N＋T=mg＋Fsin30°，mg=F=TB，可知当T=1.5mg时，地面对A的支持力等于零，根据牛顿第三定律，球A对地面的压力可能为零，故D错误．11.答案为：AB；解析：对A、B(含弹簧)整体分析，竖直方向Fsinα＋FN－Mg－mg=0，所以FN=Mg＋mg－Fsinα，即A正确．对B受力分析知弹簧处于拉伸状态，其弹力大小应等于B的重力mg与绳子拉力F的合力．由平行四边形定则和余弦定理得：F弹==.即B对．同样对A、B整体分析，知桌面对A的摩擦力应向左，大小为F′f=Fcosα，故A对桌面的摩擦力应向右，大小为Ff=F′f=Fcosα.故C、D均错．  12.答案为：BD；解析：以B为研究对象，进行受力分析，由于拉力F与B的重力大小相等，夹角为120°，故轻绳的拉力大小为10 N，与水平方向的夹角应为θ=30°.以A为研究对象，进行受力分析得：FABcosθ=μ(mAg＋FABsinθ)，得滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为，故选B、D.     13.解：(1)对点P受力分析如图甲所示，根据共点力的平衡条件得FB－FAsin37°=0FAcos37°－mg=0联立解得FB==6 N(2)对木块受力分析如图乙所示，由共点力的平衡条件得Mgsin37°＋FBcos37°－Ff=0FN＋FBsin37°－Mgcos37°=0联立解得Ff=Mgsin37°＋FBcos37°=64.8 NFN=Mgcos37°－FBsin37°=76.4 N.  14.解：木块在木楔斜面上匀速向下运动时,有mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ。(1)因其在力F作用下沿斜面向上匀速运动,则有Fcosα=mgsinθ+Ff①Fsinα+FN=mgcosθ②Ff=μFN③由①②③得F==则当α=θ时,F有最小值,即Fmin=mgsin2θ。(2)因为木块及木楔均处于平衡状态,整体受到地面摩擦力等于F的水平分力,即Ffm=Fcos(α+θ)当F取最小值mgsin2θ时,Ffm=Fmincos2θ=mgsin2θ·cos2θ=mgsin4θ。