人教版物理高中二轮复习专题试卷练习——第六讲《共点力的合成与分解》

这是一份人教版物理高中二轮复习专题试卷练习——第六讲《共点力的合成与分解》，共16页。
1．如图所示，一木块在斜面上随斜面一起沿水平面向右做匀加速直线运动，那么斜面对物体的作用力的合力的方向可能为：      （      ）A．沿斜面向上  B．垂直于斜面向上C．水平向右  D．竖直向上【答案】B 2．如图所示，表面光滑、质量不计的尖劈，插在缝A、B之间，尖劈的一个角为α，在尖劈背上加一压力F，则尖劈对A侧压力和对B侧压力分别为：      （      ）A．，   B．，C．，      D．，【答案】C【解析】
对尖劈进行受力分析如图，对压力F进行分解等于对A侧压力
等于对B侧压力 ，故选C。【名师点睛】实际问题中，一个力的作用效果可有多个理解的角度，这种情况下要根据题目要求，根据实际需要进行分解。求分力是一定要注意已知力和未知力的函数关系不能错。3.两个力的大小分别为30N和40N，则它们的合力大小可能为：      （      ）A、0N       B、5N      C、20N       D、80N【答案】 C【解析】4．（多选）将10N的力分解为两个分力F1、F2，则F1、F2的值可能是下列哪些情况：      （      ）A．F1=12N，F2=16N     B．F1=10N，F2=10N   C．F1=6N，F2=3N     D．F1=5N，F2=6N【答案】ABD【解析】
二力合成时合力大小的范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2可知ABD对。【名师点睛】合力和分力的大小关系(1)两分力大小不变时，合力F随θ的增大而减小，随θ的减小而增大．(2)当θ＝0时，F有最大值，Fmax＝F1＋F2；当θ＝180°时，F有最小值，Fmin＝|F1－F2|，合力大小的范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2.(3)合力F既可以大于，也可以等于或小于任意一个分力．
 5．右图所示， ABC为一直角劈形物体，将其卡于孔中，劈的斜面AB＝10 cm，直角边AC＝2 cm.当用F＝100 N的力沿水平方向推劈时，求劈的上侧面和下侧面产生的推力．【答案】上侧面推力500N；下侧面推力200N。1．如图甲所示,在广州亚运会射箭女子个人决赛中,中国选手程明获得亚军。创造了中国女子箭手在亚运个人赛历史上的最好成绩。那么射箭时,若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100N,对箭产生的作用力为120 N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示。弓弦的夹角应为(cos53°=0.6) ：      （      ）A.53°        B.127°           C.143°          D.106°【答案】D【解析】
由图知：,；解得：，D对。【名师点睛】求合力的方法——计算法可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后由几何关系求解对角线，其长度即为合力大小．若α＝120°，则合力大小等于分力大小2．假期里，一位同学在厨房里协助妈妈做菜，对菜刀发生了兴趣．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)，他先后做出过几个猜想，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【答案】D
【解析】 把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角劈，设顶角为2θ，背宽为d，侧面长为l，如图乙所示。当在劈背施加压力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，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图丙所示。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,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，的值越小，F1和F2越大。但是，刀刃的顶角越小时，刀刃的强度会减小，碰到较硬的物体刀刃会卷口甚至碎裂，实际制造过程中为了适应加工不同物体的需要，所以做成前部较薄，后部较厚。使用时，用前部切一些软的物品（如鱼、肉、蔬菜、水果等），用后部斩劈坚硬的骨头之类的物品，俗话说：“前切后劈”，指的就是这个意思。故D正确。【名师点睛】利用力的平行四边形定则， 根据力的作用效果将施加的压力分解，用三角形相似即可得出：相同的压力下，顶角越小，分力越大；相同的顶角下，压力越大，分力越大。3．物体在同一平面内受F1、F2、F3三个共点力的作用处于平衡状态，当把F3的方向在同平面内旋转60°时（F3大小不变，F1、F2大小方向都不变），则三力的合力大小为：      （      ）A．0            B．F3            C．F3             D．2F3【答案】.B
【名师点睛】同一平面内多力平衡时，任何一个力都与其余各力的合力是平衡力，即大小相等，方向相反，将这个力旋转角，则相当于两个大小相等夹角为的力的合成求合力。4．（多选）如图所示，用两个弹簧秤同时作用在水平橡皮筋上，使之沿水平方向伸长一定的长度，弹簧秤的读数分别为F1和F2；改用一个弹簧秤拉橡皮筋，使橡皮筋仍沿水平方向伸长相同的长度，弹簧秤的读数为F。这一实验直接说明：      （      ）A. 弹簧秤的弹力大小跟形变大小成正比           B. 橡皮筋的弹力大小跟形变大小成正比C. F1和F2共同作用效果与F的作用效果是相同的   D. F1和F2对橡皮筋产生的效果可用F来替代 【答案】CD【名师点睛】合力与分力是一种等效替代关系，不是重复受力．本题涉及合力与分力的概念，同时要求掌握胡克定律。5．如图所示，一个重为100 N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间，已知球心O与A点的连线与竖直方向成θ角，且θ＝60 °，所有接触点和面均不计摩擦．试求墙面对小球的作用力F1和A点对小球的作用力F2.【答案】、【解析】(受力分析如图，合成或分解都可以)由几何关系知：，小球对墙面的压力小球对A点的压力.【名师点睛】本题为共点力的平衡题目，可以由合成法也可以用分解法作出几何图象，则由几何关系可解 1．（多选）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是：      （      ）A．绳的右端上移到，绳子拉力不变   B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移【答案】AB【解析】【名师点睛】本题是力的动态平衡的典型模型，学生并不陌生，关键要判断出绳子和竖直方向的夹角只与绳长和两杆间的距离有关。2．如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为：      （      ）A．    B．    C．m    D．2m【答案】C【方法技巧】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解。3．多选）如图7所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有：      （      ）A．三条绳中的张力都相等                 B．杆对地面的压力大于自身重力C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零   D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力.【答案】BC【解析】因为杆静止，受力平衡，所以在水平、竖直面内的合力分别为零，故选项C正确；由于三条绳长度不同，因此三条绳与直杆间夹角不同，若三条绳中的张力都相等，在同一水平面内的分量因夹角不同而不同，所以水平面内杆受力不能平衡，故选项A错误；又因绳中拉力在竖直方向的分量均竖直向下，所以地面对杆的支持力大于杆的重力，根据牛顿第三定律可知，杆对地面的压力大于自身重力，故选项B正确；绳子拉力的合力与杆自身重力无关，属于杆受到的外力，在竖直方向上，它们的总合力与地面对杆的支持力为平衡力，故选项D错误。【名师点睛】处于平衡状态的物体所受合外力为0，即在任意方向上合力必为0。【满分：110分  时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1．物体同时受到同一平面内的三个共点力的作用，下列几组力的合力不可能为零的是：      （      ）A．5 N  7 N  8 N   B．5 N  2 N  3 N     C．3 N  5 N  10 N  D．10 N  10 N  10 N【答案】C【名师点睛】本题关键要明确两个共点力的合力的范围，同时要明确三力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线．根据力的合成法则可知：三个力的合力为零时，则第三个力肯定在第一二两个力的合力范围，根据此规律进行判断．2．如图所示，一个重60 N的物体置于水平面上，当用一个的力竖直向上拉物体时，物体所受的合力为：      （      ）A．0N　　　　B．40N，方向竖直向下      C．40N，方向竖直向上　　 D．80N，方向竖直向上 【答案】A【解析】物体的重力为60N，竖直向上的拉力为20N，那么还有40N的支持力，合力的大小还是零．所以A正确。【名师点睛】知道物体的平衡的条件即可，本题比较简单。物体重60N，受20N的拉力，对物体受力分析，可以求得物体受到的合力的大小。3．在玉树地震的救援行动中，千斤顶发挥了很大作用，如题图所示是剪式千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起．当千斤顶两臂间的夹角为120°时汽车对千斤顶的压力为1.0×105N，下列判断正确的是：      （      ）A．此时两臂受到的压力大小均为1.0×104NB．此时千斤顶对汽车的支持力为2.0×105NC．若继续摇动把手，将汽车顶起，两臂受到的压力将减小      D．若继续摇动把手，将汽车顶起，两臂受到的压力将增大【答案】C【名师点睛】本题应用平衡条件分析实际问题，采用的是力的分解法，也可以以O点为研究对象，应用正交分解法或合成法分析，解题时要画出受力图；此题是基础题，考查学生对基本方法的运用能力.4．如图所示，三个共点力在同一平面内，互成120°，且F1=90N，F2=60N，F3=30N，则三个力的合力大小和方向是：      （      ）A．30N，沿F1、F2的角平分线方向               B．60N，沿F1、F3的角平分线方向C．30N，在F1、F3之 间与F1的夹角为30°     D．30N，在F1、F2之间与F1的夹角为30°【答案】D【名师点睛】此题是力的合成问题；所采用的方法是正交分解法；建立两个坐标轴，然后将三个力分解在两个坐标轴上，在求解两个方向上的合力，最后进行合成；此题还可以选用平行四边形法则进行合成，方法较多，要尝试一题多解.5．下列四幅图展示了某同学做引体向上运动前的四种抓杠姿势，其中手臂受力最小的是：      （      ）【答案】B【解析】根据力的合成知识可知，当人体的重力作用在两臂上时，且两臂夹角最小时，两臂所受的力最小，故选B.【名师点睛】此题考查了力的合成知识，关键是知道两臂对人体的拉力的合力等于人体的重力，其关系满足平行四边形法则，故两臂的夹角越小，所受的拉力越小；此题是基础题，意在考查学生利用物理知识解决实际问题的能力.6．两个大小相等的共点力，当它们间的夹角为90°时合力大小为20N，则当它们间的夹角为120°时，合力的大小为：      （      ）A、40N            B、            C、              D、【答案】B【名师点睛】两个大小相等，当两个力垂直的时候，分力与合力之间满足勾股定理，根据勾股定理可以直接计算分力的大小，当它们的夹角为120°时，合力与分力的大小相等7．如右图所示，起重机将重为G的重物匀速吊起，此时四条钢索与竖直方向的夹角均为60°，则每根钢索中弹力大小为：      （      ）A．          B．     C．         D．【答案】B【解析】对节点，由平衡条件可知：4Tcos600=G，解得，故选B.8．如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形，且三个力的大小关系是F1＜F2＜F3，则下列四个图中，这三个力的合力最大的是：      （      ）【答案】C【解析】根据平行四边形定则可知，A图中三个力的合力为，B图中三个力的合力为0，C图中三个力的合力为，D图中三个力的合力为，三个力的大小关系是，所以C图合力最大．故C正确，ABD错误．【名师点睛】平行四边形法则是矢量的合成发展，要熟练掌握，正确应用，在平时训练中不断加强练习．9．将一个大小为8N的力分解成两个分力，下列各组值不可能的是：      （      ）A．1 N 和 10 N             B．10 N 和 15 N C．1000 N 和 1000 N        D．1000 N 和 1500 N【答案】AD【解析】1N与10N的合力范围是9N≤F≤11N，不可能为8N，选项A错误；10N与15N的合力范围是5N≤F≤25N，可能为8N，选项B正确；1000N与1000N的合力范围是0N≤F≤2000N，可能为8N，选项C正确；1000N与1500N的合力范围是500N≤F≤2500N，不可能为8N，选项D错误。本题选不可能的，故选AD。【名师点睛】判断三个力的合力能否为零，首先判断其中两个力的合力范围是关键．两个力的合力最小时是二力在同一条直线上且方向相反，最小合力大小是二力大小的差，方向沿着较大的力的方向；两个力的合力最大时是二力在同一条直线上且方向相同，最大合力大小是二力的代数和，方向与原二力的方向相同．10．如图所示，小娟、小明两人共提一桶水匀速前行。已知两人手臂对桶的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶总重为G，则下列说法中正确的是：      （      ）A．当θ＝0°时，F＝G         B．当θ为120°时，F＝GC．当θ=90°时，F＝G         D．θ越大，F越大【答案】BD【名师点睛】本题对物体的平衡问题的考查，解题时要根据对称性得出两人对水桶的拉力大小相等，再由竖直方向力平衡即可求出小娟、小明的手臂受到的拉力大小与重力的关系，是解题的关键．11．已知两个共点力的合力为F，如果它们之间的夹角固定不变，使其中的一个力增大，则：      （      ）A、合力F一定增大  B、合力F的大小可能不变   C、合力F可能增大  D、合力F可能减小【答案】BCD【解析】如果两力同向，则一个力增大，则合力增大；如果两力反向，如果增大的力先前小于另外那个力，则合力先减小后增大，如果增大的那个力先前大于等于另外的力，则合力在增大，如果两力的夹角θ为锐角，根据平行四边形定则作图，如图从图中可以看出，合力一定增大；如果两力的夹角θ为钝角，根据平行四边形定则作图，如图，从图中可以看出，合力先减小后增加，存在相等的可能，综上所述BCD正确。【名师点睛】解决本题的关键知道合力与分力遵循平行四边形定则．会通过平行四边形定则求解合力12．如右图所示，重量为G的小球静止在斜面上，下列关于重力的两个分力说法正确的是：      （      ）A. F1的大小等于小球对挡板的压力大小B. F2是物体对斜面的正压力，大小为C. F1是物体所受重力的一个分力，大小为GtanθD.由于重力的存在，物体同时受G、F1、F2的作用【答案】AC【名师点睛】本题考查力的分析及牛顿第三定律，要求能正确做出受力分析，知道合力和分力的关系，但要注意本题中不能将分力作为物体的受力．二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13．（10分）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中央有孔)，A、B间由细绳连接，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态．此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，AB间的细绳呈伸直状态，与水平线成30°夹角．已知B球的质量为1，取，求：（1）细绳对B球的拉力；（2）A球的质量．【答案】（1）20N（2）2kg【解析】（1）对B球，受力分析如图所示，则有FTsin30°＝mg得FT＝2mg=20N（2）对A球，受力分析如图所示．在水平方向：FTcos30°＝FNAsin30°在竖直方向：FNAcos30°＝mAg＋FTsin30°由以上方程解得mA＝2kg 14．（10分）在水平地面上放一木板B，重力为G2=100N,再在木板上放一货箱A，重力为G1=500N, 设货箱与木板、木板与地面的动摩擦因数μ均为0．5，先用绳子把货箱与墙拉紧，如图所示，已知sinθ=0．6，cosθ=0．8，然后在木板B上施一水平力F，想把木板从货箱下抽出来，F至少应为多大? 【答案】850N得到   f1=Tcosθ   N1=G1+Tsinθ    对B：…④  …⑤又f2=μN2…⑥联立得到F=f1+μ（N1+G2）代入解得：F=850N    【名师点睛】本题是两个物体的平衡问题，采用隔离法研究的，也可以先用整体法作出力图（如上面右图），再隔离A或B研究． 15．（15分）如图，质量为m的物体置于倾角为°的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为，如图甲所示，先用平行于斜面的推力作用与物体上，使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，如图乙所示，求两次力之比（sin37°=0.6，cos37°=0.8）【答案】【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解， 16．（15分）两个带同种电荷小球A、B（可视为质点）通过绝缘的不可伸长的轻绳相连，若将轻绳的某点O固定在天花板上，平衡时两个小球的连线恰好水平，且两根悬线偏离竖直方向的夹角分别为30°和60°，如图甲所示。若将轻绳跨接在竖直方向的光滑定滑轮（滑轮大小可不计）两端，调节两球的位置能够重新平衡，如图乙所示，求：            （1）两个小球的质量之比；（2）图乙状态，滑轮两端的绳长O′A、O′B之比【答案】（1）（2）【名师点睛】在解析力的动态平衡问题时，一般有两种方法，一种是根据受力分析，列出力和角度三角函数的关系式，根据角度变化进行分析解题，一种是几何三角形相似法，这种方法一般解决几个力都在变化的情况，列出力与三角形对应边的等式关系，进行解题分析