第2章　相互作用 第3讲　力的合成与分解-【人教版】2025新教材高考物理一轮基础练习

这是一份第2章　相互作用 第3讲　力的合成与分解-【人教版】2025新教材高考物理一轮基础练习，共9页。
基础对点练
题组一 共点力的合成
1.班级活动中,物理老师提出一个方案,每位同学从一副扑克牌中随机抽取三张牌,牌上的数字代表力的大小,若三个力的合力可以为0,则该同学表演节目。有四位同学抽取的牌上的数字分别如下,请判断需要表演节目的同学是( )
A.2,5,8B.3,3,9
C.6,6,6D.4,5,10
2.(2024上海杨浦模拟)如图所示,在直角坐标系的第一象限内有两个作用点都在原点O的力F1、F2,要使F1、F2在坐标平面内过原点O的某直线上分力之和最小,则该直线( )
A.可能经过第一、三象限
B.可能经过第二、四象限
C.一定经过第一、三象限
D.一定经过第二、四象限
3.(多选)(2023广东潮州三模)如图甲所示,牛通过两根耙索拉耙沿水平方向匀速耙地。两根耙索等长且对称,延长线的交点为O1,夹角∠AO1B=60°,拉力大小均为F,平面AO1B与水平面的夹角为30°,O2为AB的中点,如图乙所示。忽略耙索质量,下列说法正确的是( )
A.两根耙索的合力大小为F
B.两根耙索的合力大小为3F
C.地对耙的水平阻力大小为3F2
D.地对耙的水平阻力大小为F2
题组二 力的分解的两种方法
4.(多选)如图所示,李强同学设计了一个小实验,他将细绳的一端系在手指上,细绳的另一端系在直杆的A端,杆的另一端顶在掌心上,组成一个“三角支架”。在杆的A端悬挂不同的重物,并保持静止。通过实验会感受到( )
A.细绳是被拉伸的,杆是被压缩的
B.杆对手掌施加的作用力的方向沿杆由C指向A
C.细绳对手指施加的作用力的方向沿细绳由B指向A
D.所挂重物质量增大时,细绳和杆对手的作用力不变
5.(2022辽宁卷)如图所示,蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上,并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力,则( )
A.F1的竖直分力大于F2的竖直分力
B.F1的竖直分力等于F2的竖直分力
C.F1的水平分力大于F2的水平分力
D.F1的水平分力等于F2的水平分力
题组三 轻绳、轻杆模型
6.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,下列说法正确的是( )
A.图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、乙
B.图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、丙、丁
C.图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丙
D.图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丁
7.(2023山东济宁二模)如图所示,轻绳MN的两端固定在水平天花板上,轻绳OP系在轻绳MN的某处,光滑轻滑轮悬挂一质量为m的物体,并跨在轻绳MN上。初始时用竖直向下的力F拉OP,使O点处于如图所示的位置,此时OM与水平方向的夹角为60°,O'N与水平方向的夹角为30°。在保证O点位置不变的情况下,使轻绳OP以O点为圆心顺时针缓慢转过90°的过程中,下列说法正确的是( )
A.力F的大小先减小后增大
B.轻绳OM的拉力大小先减小后增大
C.当力F竖直向下时,力F的大小为32mg
D.当力F竖直向下时,轻绳O'N的拉力大小为32mg
综合提升练
8.(2023山东青岛三模)如图是某种双层晾衣篮,用质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成两个完全相同的篮子,上、下两篮通过四根等长轻绳与钢圈的四等分点相连;另有四根等长轻绳,它们一端与穿过轻杆的挂钩系在一起,另一端连接上篮钢圈的四等分点。已知不装衣物时,两篮保持水平,晾衣篮的尺寸如图所示。下列说法正确的是( )
A.挂钩受到绳的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的4倍
B.挂钩受到绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的4倍
C.上方某一根轻绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的2.5倍
D.上方四根轻绳的拉力之和与下方四根轻绳的拉力之和大小相等
9.(2024四川成都七中模拟)“V”形吊车在港口等地有重要的作用。如图所示,底座支点记为O点,OA为“V”形吊车的左臂,OA上端A处固定有定滑轮,OB为活杆且为“V”形吊车的右臂,一根钢索连接底座与B点,另一根钢索连接B点后跨过定滑轮吊着一质量为m0的重物,重物静止。已知左臂OA与水平面的夹角为α,左臂OA与钢索AB段的夹角为θ,且左臂OA与右臂OB相互垂直,左臂OA、右臂OB总质量为m,钢索质量忽略不计,不计一切摩擦,重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A.定滑轮对钢索的支持力为2m0gcsπ-2α+2θ4
B.AB段钢索所受的拉力为2m0g
C.右臂OB对钢索的支持力为m0gcs(α+θ)sinα
D.底座对左臂OA、右臂OB、重物整体的支持力为(m0+m)g
10.如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用细绳拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°。乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠BOA=30°,求:
(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力大小;
(2)甲图中轻杆受到的弹力大小;
(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力大小。
参考答案
第3讲 力的合成与分解
1.C 解析 因2 N和5 N的合力范围是3~7 N,而8 N不在合力范围之内,则合力不可能为零,A错误;因3 N和3 N的合力范围是0~6 N,而9 N不在合力范围之内,则合力不可能为零,B错误;因6 N和6 N的合力范围是0~12 N,而6 N在合力范围之内,则合力可能为零,C正确;因4 N和5 N的合力范围是1~9 N,而10 N不在合力范围之内,则合力不可能为零,D错误。
2.D 解析 由题图可知,由于F1、F2的大小、方向都确定,因此由力合成的平行四边形定则可知,两力的合力大小和方向确定,则在沿合力方向的直线上两力的分力之和最大,在过原点O且垂直于合力方向的直线上分力的合力是零,即分力之和最小,则该直线一定经过第二、四象限,A、B、C错误,D正确。
3.BC 解析 两根耙索的合力大小为F'=2Fcs 30°=3F,A错误,B正确;由平衡条件可得,地对耙的水平阻力大小为Ff=F'cs 30°=32F,C正确,D错误。
4.AC 解析 重物的重力产生两个效果,一是使细绳沿BA方向被拉紧,二是使杆受到向左的挤压,如图所示,所以细绳是被拉伸的,杆是被压缩的,A正确;杆对手掌施加的作用力方向沿杆由A指向C, B错误;细绳对手指施加的作用力指向细绳收缩的方向,即沿细绳由B指向A,C正确;所挂重物质量越大,重力越大,根据力的分解可知绳和杆对手的作用力也越大,D错误。
5.D 解析 对结点O受力分析可得,水平方向F1sin α=F2sin β,即F1的水平分力等于F2的水平分力,选项C错误,D正确;竖直方向F1cs α+F2cs β=mg,解得F1=mgsinβsin(α+β),F2=mgsinαsin(α+β),则F1的竖直分量为F1x=mgsinβcsαsin(α+β),F2的竖直分量为F2x=mgsinαcsβsin(α+β),因sin αcs β-cs αsin β=sin(α-β)>0,可知F2x>F1x,选项A、B错误。
6.B 解析 由力的平衡知识可知,图甲中,AB杆承受的是拉力,BC杆承受的是压力;图乙中,AB杆承受的是压力,BC杆承受的是压力;图丙中,AB杆承受的是拉力,BC杆承受的是拉力;图丁中,AB杆承受的是拉力,BC杆承受的是压力。故图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、丙、丁;图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的只有丙。故选B。
7.A 解析 O点位置不变,O'点位置也不变,滑轮两侧轻绳与水平方向夹角均为30°,由平衡条件可知,绳ON上拉力大小为F1=mg,对O点受力分析,如图所示,轻绳OP上的拉力F与轻绳ON上的拉力F1的合力和OM在同一直线上,轻绳OP以O点为圆心顺时针缓慢转过90°的过程中,当OP垂直于OM时达到最小值,故力F的大小先减小后增大,轻绳OM的拉力大小不断减小,A正确,B错误;当力F竖直向下时,由对称性可知,力F与力F1大小相等,为mg,C错误;当力F竖直向下时,轻绳O'N的拉力大小等于F1,为mg,D错误。
8.C 解析 如果上方的绳子竖直,则挂钩受到的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的4倍,但上方的绳子不是竖直的,故挂钩受到的拉力大小不是上方某一根轻绳拉力的4倍,A错误;挂钩受到的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的4倍与上方篮子的重力之和,B错误;下方每一根绳子的拉力为F1,则F1=G4,上方分析左边这根绳子,高度为h,长度L=40 cm,半径r=24 cm,可知绳子与竖直方向的夹角为37°,根据平衡条件可知,1根绳子的拉力F2=2G4cs37°=G1.6,可知F2F1=2.51,C正确;上方四根轻绳的拉力之和的大小为2G,下方四根轻绳的拉力之和大小为G,D错误。
9.A 解析 作钢索对定滑轮的作用力示意图如图甲所示,设重物所在位置为C点,则钢索在A点夹角为∠CAB=90°-α+θ=π-2α+2θ2,定滑轮只改变钢索拉力的方向,不改变力的大小,则钢索对滑轮的作用力方向沿着∠CAB的角平分线,即F合=2m0gcsπ-2α+2θ4,由牛顿第三定律可知,滑轮对钢索的作用力F合'=2m0gcsπ-2α+2θ4,A正确;由题意可知,物体缓慢向上运动,钢索所受拉力F=m0g,B错误;以B点为研究对象,受力分析如图乙所示,可知m0gcs (α-θ)=FBsin α,解得FB=m0gcs(α-θ)sinα,C错误;以整体为研究对象,钢索也与底座接触,底座对整体的支持力大于m0+mg,D错误。
10.答案 (1)2mg mg
(2)3mg
(3)mg
解析 (1)图甲中,以O点为研究对象,受力分析
根据平衡条件得
FT1=mgsin30°=2mg,FN1=mgtan30°=3mg
图乙中,细绳上的拉力大小相等
由平衡条件得
FT2=mg。
(2)由牛顿第三定律,图甲中OB杆受到的弹力
FN1'=FN1=3mg。
(3)乙图中,对O点受力分析
滑轮受到细绳的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F,因同一根绳拉力处处相等,都等于物体的重力,即
F1=F2=mg
因为拉力F1和F2的夹角为120°,则由几何知识得
F=mg
由平衡条件得,轻杆对滑轮的作用力和细绳对滑轮的作用力大小相等,方向相反,即F杆=F=mg。