金版学案高考物理一轮复习 习题第2章 研究物体间的相互作用 第3课时 力的合成与分解doc.docx
《金版学案高考物理一轮复习 习题第2章 研究物体间的相互作用 第3课时 力的合成与分解doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金版学案高考物理一轮复习 习题第2章 研究物体间的相互作用 第3课时 力的合成与分解doc.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
金版学案高考物理一轮复习习题第2章研究物体间的相互作用第3课时力的合成与分解doc
一、力的合成和分解
1．合力与分力
（1）定义：
如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力．
（2）逻辑关系：
合力和分力是一种等效替代关系．
2．共点力
作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力．
3．力的合成的运算法则
（1）平行四边形定则：
求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形，平行四边形的对角线（在两个有向线段F1、F2之间）就表示合力的大小和方向，如图甲所示．
（2）三角形定则：
求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出，把F1、F2的另外两端连接起来，则此连线就表示合力的大小和方向，如图乙所示．
4．力的分解
（1）概念：
求一个力的分力的过程．
（2）遵循的原则：
平行四边形定则或三角形定则．
（3）分解的方法：
①按力产生的实际效果进行分解．
②正交分解法．
二、矢量和标量
1．矢量：
既有大小又有方向的量．相加时遵循平行四边形定则．
2．标量：
只有大小没有方向的量．求和时按算术法则相加．
1．合力及其分力均为作用于同一物体上的力．（√）
2．合力及其分力可以同时作用在物体上．（×）
3．几个力的共同作用效果可以用一个力来代替．（√）
4．在进行力的合成与分解时，可应用平行四边形定则或三角形定则．（√）
5．两个力的合力一定比其分力大．（×）
6．互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形．（√）
7．既有大小又有方向的物理量一定是矢量．（×）
1．（2016·日照模拟）如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止．下列判断正确的是（ ）
A．F1＞F2＞F3 B．F3＞F1＞F2
C．F2＞F3＞F1D．F3＞F2＞F1
解析：
P点在三力F1、F2、F3作用下保持静止，则其合力为零，F1、F2的合力F12与F3等大反向．对三角形PF1F12，由大角对大力可知，F12＞F1＞F2，从而可得F3＞F1＞F2.
答案：
B
2．（2015·徐州模拟）如图所示，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于O′点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体；OO′段水平，长度为L；绳上套一可沿绳滑动的轻环．现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L.则钩码的质量为（ ）
A.
MB.
M
C.
MD.
M
解析：
假设平衡后轻环的位置为P，平衡后，物体上升L，说明此时POO′恰好构成一个边长为L的正三角形，绳中张力处处相等，均为Mg，故钩码的重力恰好与绳PO′段、PO段拉力的合力等大、反向，由三角函数关系可知，钩码的重力为
Mg，故其质量为
M，选D.
答案：
D
3．最新一架歼20战机于2015年9月18日成功首飞，该飞机亮相不久就参加首飞说明国产歼20的制造已经相当成熟．一次检验飞机性能的风洞实验示意图如图所示，AB代表飞机模型的截面，OL是拉住飞机模型的绳．已知飞机模型重为G，当飞机模型静止在空中时，绳恰好水平，此时飞机模型截面与水平面的夹角为θ，则作用于飞机模型上的风力大小为（ ）
A.
B．Gcosθ
C.
D．Gsinθ
解析：
作用于飞机模型上的风力F垂直于AB向上，风力F的竖直分力等于飞机模型的重力，即Fcosθ＝G，解得F＝
，A正确．
答案：
A
4．（2015·合肥模拟）位于坐标原点O的质点在F1、F2和F3三力作用下保持静止，已知其中F1的大小恒定不变，方向沿y轴负方向；F2的方向与x轴正方向的夹角为θ（θ＜45°），但大小未知，如图所示，则下列关于力F3的判断正确的是（ ）
A．F3的最小值为F1cosθ
B．F3的大小可能为F1sinθ
C．F3的方向可能与F2的方向相反
D．F3与F2的合力大小与F2的大小有关
解析：
质点处于静止状态，说明F1、F2、F3的合力为零，其中F2、F3的合力与F1大小相等，方向相反，根据图象可得，F3的最小值为F1cosθ，因为θ＜45°，所以F3的大小不可能是F1sinθ，选项A正确，选项B错误；如果F3的方向与F2方向相反，则F2、F3的合力方向不能沿y轴的正方向，故选项C错误；F3与F2的合力大小等于F1，与F2无关，选项D错误．
答案：
A
一、单项选择题
1．三个共点力大小分别是F1、F2、F3，关于它们合力F的大小，下列说法中正确的是（ ）
A．F大小的取值范围一定是0≤F≤F1＋F2＋F3
B．F至少比F1、F2、F3中的某一个大
C．若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零
D．若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零
解析：
三个大小分别是F1、F2、F3的共点力合成后的最大值一定等于F1＋F2＋F3，但最小值不一定等于零，只有当某一个力的大小在另外两个力的大小的和与差之间时，这三个力的合力才可能为零，A、B、D错误，C正确．
答案：
C
2．（2016·聊城模拟）某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，在如图所示的四种情况中（坐标纸中每格边长表示1N大小的力），该物体所受的合外力大小正确的是（ ）
A．甲图中物体所受的合外力大小等于4N
B．乙图中物体所受的合外力大小等于2N
C．丙图中物体所受的合外力大小等于0
D．丁图中物体所受的合外力大小等于0
解析：
题图甲，先将F1与F3直接合成，再以3N和4N为边画平行四边形，并结合勾股定理知合力的大小为5N，A项错误；题图乙，先将F1与F3正交分解，再合成，求得合力的大小等于5N，B项错误；题图丙，可将F3正交分解，求得合力的大小等于6N，C项错误；根据三角形定则，题图丁中合力的大小等于0，D项正确．
答案：
D
3．（2016·大连模拟）生活中的物理知识无处不在．如图所示是我们衣服上的拉链的一部分，在把拉链拉开的时候，我们可以看到有一个类似三角形的东西在两链中间运动，使很难直接分开的拉链很容易地被拉开，关于其中的物理原理，以下说法正确的是（ ）
A．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开两拉链的力
B．在拉开拉链的时候，三角形的物体只是为了将拉链分开，并没有增大拉力
C．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开拉链的力，但合上拉链时减小了合上的力
D．以上说法都不正确
解析：
在拉开拉链的时候，三角形的物体在两链间和拉链一起运动，手的拉力在三角形的物体上产生了两个分力，如图所示，分力大于手的拉力，所以很难直接分开的拉链可以很容易地被三角形物体分开，同理可知，合上拉链时增大了合上的力．
答案：
A
4．（2016·沧州模拟）如图所示（俯视图），水平地面上处于伸直状态的轻绳一端拴在质量为m的物块上，另一端拴在固定于B点的木桩上．用弹簧测力计的光滑挂钩缓慢拉绳，弹簧测力计始终与地面平行，物块在水平拉力作用下缓慢滑动，当物块滑动至A位置、∠AOB＝120°时，弹簧测力计的示数为F，则（ ）
A．物块与地面间的动摩擦因数为
B．木桩受到绳的拉力始终大于F
C．弹簧测力计的拉力保持不变
D．弹簧测力计的拉力一直减小
解析：
设轻绳中张力为FT，因物块缓慢移动，故FT＝μmg；在图示位置时FT＝F，所以物块与地面间的动摩擦因数μ＝
，选项A对；当∠AOB大于120°时，木桩受到绳的拉力FT大于F，当物块滑至A位置时，因∠AOB等于120°，木桩受到绳的拉力FT等于F，选项B错；绳中拉力FT＝μmg不变，但∠AOB逐渐变小，故F逐渐增大，选项C、D均错．
答案：
A
5．（2016·秦皇岛模拟）假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈做菜，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
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，sinθ的值越小，F1和F2的值越大，故D正确．
答案：
D
6．（2016·渭南模拟）如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂着，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜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，整个装置处于平衡静止状态．若悬挂小滑轮的斜线OP的张力大小是20
N，g取10m/s2，则下列说法中错误的是（ ）
A．弹簧的弹力为10N
B．重物A的质量为2kg
C．桌面对B物体的摩擦力为10
N
D．OP与竖直方向的夹角为60°
解析：
O′a与aA两细线拉力的合力与OP线的张力大小相等．由几何知识可知FO′a＝FaA＝20N，且斜线OP与竖直方向的夹角为30°，D错误；重物A的重力GA＝FaA，所以mA＝2kg，B正确；桌面对B的摩擦力Ff＝FO′b＝FO′acos30°＝10
N，C正确；弹簧的弹力F弹＝FO′asin30°＝10N，故A正确．
答案：
D
二、多项选择题
7．（2016·济南模拟）如图所示，轻杆BC一端用铰链固定于墙上，另一端有一小滑轮C，重物系一绳经C固定在墙上的A点，滑轮与绳的质量及摩擦均不计，若将绳一端从A点沿墙稍向上移，系统再次平衡后，则（ ）
A．绳的拉力增大
B．轻杆受到的压力减小，且杆与AB的夹角变大
C．绳的拉力大小不变
D．轻杆受的压力不变
解析：
绳端从A点上移后，绳的拉力大小不变（等于重物的重力），但AC与CD夹角变大，合力变小，轻杆受的压力变小，仍沿杆，方向为∠ACD的角平分线方向．综上所述可知，选项B、C正确，A、D错误．
答案：
BC
8．（2016·滨州模拟）两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示，OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°，物体M的重力大小为20N，M、m均处于静止状态，则（ ）
A．绳OA上的拉力大小为10N
B．绳OB上的拉力大小为10N
C．m受到水平面的静摩擦力大小为10
N
D．m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左
解析：
如图所示，对O点分析，其受到轻绳的拉力分别为FA、FB、Mg，O点处于平衡状态，则有FA＝
＝10N，FB＝
Mg＝10
N，物体m受到轻绳向左的拉力为10N，向右的拉力为10
N，处于静止状态，故水平面对物体m的静摩擦力方向水平向左，大小为（10
－10）N，A、D选项正确．
答案：
AD
9．（2016·淄博模拟）如图所示，两相同物块分别放置在对接的两固定斜面上，物块处在同一水平面内，之间用细绳连接，在绳的中点加一竖直向上的拉力F，使两物块处于静止状态，此时绳与斜面间的夹角小于90°.当增大拉力F后，系统仍处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A．绳受到的拉力变大
B．物块与斜面间的摩擦力变小
C．物块对斜面的压力变小
D．物块受到的合力不变
解析：
F增大，由于绳的夹角不变，故绳上的拉力增大，A正确；对物块进行受力分析，沿斜面方向：
绳的拉力的分量与物块重力的分量之和等于静摩擦力，垂直斜面方向：
物块重力的分量等于斜面对物块的支持力与绳的拉力的分量之和，由于绳上的拉力增大，故静摩擦力变大，支持力变小，B错误，C正确；物块仍处于平衡状态，所受合力仍为0，故D正确．
答案：
ACD
三、非选择题
10．（2015·银川模拟）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中间有孔），A、B间由细绳连接着，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，A、B间的细绳呈伸直状态，且与水平线成30°角．已知B球的质量为3kg，求：
（1）细绳对B球的拉力大小；
（2）A球的质量（g取10m/s2）．
解析：
（1）对B球，受力分析如图所示．则有
FTsin30°＝mg，
得FT＝2mg＝60N.
（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＝6kg.
答案：
（1）60N
（2）6kg
11.（2015·贵阳模拟）质量为M的木楔倾角为θ，在水平面上保持静止，质量为m的木块刚好可以在木楔上表面上匀速下滑．现在用与木楔上表面成α角的力F拉着木块匀速上滑，如图所示，求：
（1）当α＝θ时，拉力F有最小值，求此最小值；
（2）拉力F最小时，木楔对水平面的摩擦力．
解析：
（1）木块刚好可以沿木楔上表面匀速下滑，
mgsinθ＝μmgcosθ，
则μ＝tanθ，
用力F拉着木块匀速上滑，受力分析如图甲所示，
Fcosα＝mgsinθ＋Ff，
FN＋Fsinα＝mgcosθ，
Ff＝μFN，
解得，F＝
.
当α＝θ时，F有最小值，Fmin＝mgsin2θ.
（2）对木块和木楔整体受力分析如图乙所示，
由平衡条件得，Ff′＝Fcos（θ＋α），
当拉力F最小时，Ff′＝Fmin·cos2θ＝
mgsin4θ.
答案：
（1）mgsin2θ
（2）
mgsin4θ
升级会员 