14直接合成法解决三力平衡问题-2024届高考物理重要模型图专练（全国通用）

这是一份14直接合成法解决三力平衡问题-2024届高考物理重要模型图专练（全国通用），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．两根半圆柱体A、B靠在一起，固定在水平地面上，C是一个质量分布均匀的圆柱体，放置在A、B上，下图是侧面视图，假设C不受A、B的摩擦力，且C的重力大小为G，而A、B、C的半径之比为，则C受A、B的支持力大小分别为（ ）
A．和B．和
C．和D．和
2．如图所示，一个细绳系着一个乒乓球靠近水流时，会被水流“吸”住。乒乓球的重力为G，此时细线的拉力大小为，水流对乒乓球的作用力大小为，则（ ）

A．与的合力大于G
B．与的合力小于G
C．的竖直分力等于G
D．的水平分力等于的水平分力
3．鞠躬，即弯腰行礼，是表示对他人敬重的一种礼节，也是我国传统的礼仪之一。如图甲所示，鞠躬时人上身前倾一定角度，全身保持平衡，可简化为如图乙所示，若头的重力为G、颈椎对头的支持力为、颈部肌肉的拉力为。则下列关于人头部的受力示意图可能正确的是（ ）

A． B． C． D．
4．擦玻璃机器人可以帮助人们解决高层和户外擦玻璃难的问题，如图所示，一栋大厦表面均为玻璃材料，擦玻璃机器人牵引擦子清洁玻璃时，将大厦某一表面简化为正三角形ABC，与水平面夹角为30°，擦玻璃机器人对擦子的牵引力平行于玻璃表面，擦子与玻璃间的动摩擦因数为，机器人在该表面由B点匀速运动到AC中点D的过程中，质量为m的擦子受的牵引力为（ ）

A．B．C．D．
5．《天工开物》记录的测量拉弓所需力量的方法如图所示。弦系在弓上a、b两点，并挂在光滑秤钩上，弓的下端系上重物。秤杆水平平衡时，挂秤砣处的刻度值为M（此时秤钩对弦的拉力大小为），秤钩两侧弦的夹角为。则弦对a点的拉力大小为（ ）
A．B．C．D．
6．图甲是学校篮球存放架，支撑篮球的两个横杆一高一低，其右视图简化为图乙所示。若已知篮球重力大小为，较低的水平横杆a对篮球的支持力大小为，较高的水平横杆b对篮球的支持力大小为，a、b两杆的距离正好等于篮球半径的倍，忽略杆的粗细，不计一切摩擦，则、、的关系为（ ）
A．B．C．D．
7．如图甲，一重物用细绳悬挂于A点，用水平绳绑住绳的O点，牵引至图示位置保持静止。现保持O点的位置不变，改变绳牵引的方向，其拉力F随旋转角度的变化如图乙所示，则重物的重力为（ ）
A．B．C．D．
8．轻绳两端分别固定在两根等高的竖直杆上， 在水平恒定风力作用下，重力为G的衣服处于静止状态，如图所示。若风力大小为衣服重力的0.75倍，不计轻绳与衣架挂钩间的摩擦，则（ ）
A．两端与水平方向的夹角α1=α2B．两边与竖直方向的夹角β1=β2
C．拉力大小为D．拉力大小为
9．长隆国际大马戏团的动物特技演员棕熊“玛尔塔”有一招绝活“走钢丝”。当玛尔塔走到靠近中央的位置时，钢丝与水平方向所成夹角已经接近30°，则此时钢丝上的弹力是棕熊重力的（ ）
A．倍B．1倍C．倍D．2倍
10．“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢”。放风筝是民间传统游戏之一。如图所示，一只风筝高高的悬停在空中，已知风筝受到重力G、绳子拉力F1，空气作用力F2，下列受力分析示意图可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
二、多选题
11．少年宫有一种娱乐设施如图所示，两个定滑轮分别安装在竖直的固定杆上，已知两滑轮的高度差为1 m，水平距离为，质量分别为M和m的两个小朋友，分别抓住跨过两个定滑轮的细绳的左、右端并恰好保持静止状态。若不计滑轮的大小、质量及滑轮与细绳间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．左侧小朋友的质量M与右侧小朋友的质量m相等
B．左、右两竖直杆分别对两个定滑轮的作用力大小相等
C．左侧竖直杆对滑轮P的作用力大小是右侧竖直杆对滑轮Q的作用力大小的倍
D．左、右两竖直杆分别对两个定滑轮的作用力的大小关系无法确定
12．如图所示，绳和绳是两根最大承受力均为720N的绳子，现用这两根绳子吊起一重物，为结点，已知重物的质量，绳的拉力记为，绳的拉力记为，重力加速度，则下列说法中正确的是（ ）

A．，
B．，
C．为确保绳子不被拉断，点下方悬挂的重物质量不能超过90kg
D．为确保绳子不被拉断，点下方悬挂的重物质量不能超过120kg
13．野炊时，三根对称分布的轻质细杆构成烹煮支架静置于水平地面上，如图甲所示。炊具与食物的总质量为m，各杆与竖直方向的夹角均为。出于安全考虑，盛取食物时用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图乙所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．烹煮食物时，各杆对地面的作用力大小均为
B．烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为
C．拉动吊绳过程中，吊绳上的张力不断增大
D．拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力方向不变
14．蛀牙是口腔中多种因素复合作用所导致的牙齿硬组织进行性病损。蛀牙患者就餐时，把沙粒嚼到牙洞处容易使牙齿裂开，图（a）为上述过程的示意图。将沙粒视为球形，牙洞视为小角度V形槽，建立如图（b）所示的物理模型，下列说法正确的是（ ）
A．其它条件一定，沙粒越大牙齿越容易裂开
B．其它条件一定，沙粒越小牙齿越容易裂开
C．其它条件一定，牙洞越大牙齿越容易裂开
D．其它条件一定，牙洞越小牙齿越容易裂开
三、解答题
15．男生引体向上是一个体测的必测科目，因此许多男生也经常练习。一次练习中甲、乙两同学练习姿势如图。请回答如下问题：
（1）甲、乙两同学如果质量相同，他们静止时双臂的合力相同吗？为什么？
（2）甲、乙两同学，哪个更省力些？请用物理知识简要说明。

16．2023年9月22日全国滑翔伞定点联赛总决赛圆满落幕。某运动员在滑翔伞作用下竖直匀速下降，该滑翔伞的结构简化示意图如图所示，滑翔伞为4级牵引绳结构，同级牵引绳分支夹角都为，同级牵引绳中的拉力大小都相等。已知运动员与装备的总质量为m，重力加速度为g，取不计运动员和装备受到的空气作用力及滑翔伞与牵引绳的重力。求：
（1）每根第1级牵引绳中的拉力大小；
（2）每根第4级牵引绳中的拉力大小。
17．儿童蹦极装置左右顶点A、B等高，相距3m，两根相同的弹性绳上端分别固定在A、B，若把两弹性绳下端连在一起（O点）且均处于自由长度时两弹性绳成74°角，当两弹性绳下端对称地系在小孩背上时，小孩恰能脱离蹦床悬在空中，此时两弹性绳成60°角，如图甲所示。当静立在水平地面上的工作人员把两弹性绳下端O从小孩背上解开，准备下一次蹦极时，O点与AB在同一竖直面内，位置如图乙所示。已知弹性绳的劲度系数，工作人员质量，取，，，，忽略小孩身体的宽度。求：
（1）图甲中小孩恰能脱离蹦床时每根弹性绳的弹力大小；
（2）图甲中小孩的质量m；
（3）图乙中工作人员受到地面施加给他的支持力和摩擦力大小。
18．如图为一双塔双索面钢箱组合梁斜拉桥，其中一索塔主梁面以上高度为h=86m，索塔两侧对称分布斜拉索，索面内的斜拉索均处于同一竖直面。若每根斜拉索与竖直方向的夹角一样，每根斜拉索拉力都是T=3×104N，最长的斜拉索长为l=258m。求：
（1）每对斜拉索对索塔形成的合力多大？
（2）若相邻钢箱梁的作用力均沿水平方向（不考虑左侧桥面对钢箱梁1的作用力），则钢箱2、3之间作用大小是多少？
19．一均匀圆柱体重为G、半径为R，搁在两个等高的光滑台阶上，如图所示，台阶间的距离为R，
（1）画出圆柱体的受力示意图；
（2）求每个台阶对圆筒的支持力的大小。
20．如图所示，质量为2kg的钢球悬挂在光滑竖直墙面上，绳子与墙面的夹角为30°，球离地面的高度为5m，（1）绳子对钢球的拉力和钢球对墙面的压力分别为多少？（2）若绳子突然断开，小球落到地面所用时间为多少？落地速度大小为多少？
21．一辆汽车陷在荒郊的泥坑中，四周杳无人迹，只是不远处有一棵大树。聪明的驾驶员想出一个巧妙的办法：他在车中找出一根结实的长绳子，把它系在车前端拉钩和大树之间，并绷紧然后在中点用力拉绳（如图）。结果驾驶员独自把车从泥坑中拉了出来。
你认为有这种可能吗？请加以分析评价。
参考答案：
1．A
【详解】令C的半径为R，则A、B的半径分别为、，对C进行受力分析，如图所示
根据正弦定理有
根据几何关系有
解得
，
则有
，，，
在三角形中，根据正弦定理有
变形得
则有
故，,结合上述解得
，
故选A。
2．D
【详解】AB．乒乓球处于静止状态，则根据共点力平衡条件可知与的合力等于G，故AB错误；
CD．乒乓球所受重力竖直向下，根据共点力平衡条件可知的水平分力等于的水平分力，的竖直分力和的竖直分力的矢量和等于重力，故C错误，D正确；
故选D。
3．C
【详解】由共点力平衡条件可知，三个共点力平衡，任意两个力的合力需与第三个力等大反向。根据平行四边形定则可知，ABD三个选项中任意两个力的合力均不能与第三个力等大反向，只有C选项可能满足三力平衡的条件。
故选C。
4．D
【详解】机器人在垂直玻璃表面的方向，重力垂直于玻璃表面的分力大小等于机器人对玻璃表面的压力大小，则有
而滑动摩擦力
带入数据解得
滑动摩擦力与物体相对玻璃表面的速度方向相反，机器人匀速运动，合力为零，在玻璃表面机器人受力分析如图所示

滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力的合力与牵引力大小相等方向相反，由几何关系可知滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力的夹角为，则，在中，由余弦定理可得
代入数据可得
故选D。
5．B
【详解】以弓和所挂重物为研究对象，设弦对a点的拉力为F，根据共点力平衡

故ACD错误，B正确。
故选B。
6．B
【详解】由于a、b两杆的距离正好等于篮球半径的倍，可知，对篮球受力分析如图所示
可知与之间的夹角为，根据受力平衡可得
设与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，根据受力平衡可得
，
由于
可得
故选B。
7．B
【详解】由图可知，当α=30°时BO的拉力最小，最小值为
Fmin=5N
此时OB与OA垂直，则
Fmin=mgsin30°
解得
mg=10N
故选B。
8．D
【详解】AB．轻绳拉力的合力方向沿斜向左上方向，因此β1>β2；α1