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1、第2講 力的合成與分解
(課時(shí)沖關(guān)五)
[A級(jí)-基礎(chǔ)練]
1.一物體受到三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3共同作用,其力的矢量關(guān)系如圖所示,則它們的合力大小是( )
A.0 B.2F1
C.F3 D.2F2
解析:D [根據(jù)三角形定則,F(xiàn)1與F3的合力等于從F1的起點(diǎn)到F3的終點(diǎn)的有向線段,即與F2相同,合力等于2倍的F2,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤.]
2.如圖所示,AO、BO、CO是完全相同的繩子,并將鋼梁水平吊起,若鋼梁足夠重時(shí),繩子AO先斷,則( )
A.θ=120°
B.θ>120°
C.θ<120°
D.不論θ為何值,AO總是先斷
解析
2、:C [以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象,受力情況如圖所示,根據(jù)對(duì)稱性可知,BO繩與CO繩拉力大小相等,由平衡條件得,F(xiàn)AO=2FBOcos ,當(dāng)鋼梁足夠重時(shí),AO繩先斷,說明FAO>FBO,則有2FBOcos >FBO,解得θ<120°,故選項(xiàng)C正確.]
3.如圖所示,一個(gè)“Y”字形彈弓頂部跨度為L,兩根相同的橡皮條均勻且彈性良好,其自由長度均為L,在兩橡皮條的末端用一塊軟牛皮(長度不計(jì))做成裹片可將彈丸發(fā)射出去.若橡皮條勁度系數(shù)為k,發(fā)射彈丸時(shí),每根橡皮條的最大長度為2L(彈性限度內(nèi)),則彈丸被發(fā)射瞬間所受的最大彈力為(設(shè)橡皮條的彈力滿足胡克定律)( )
A.kL B.2kL
C.kL
3、 D.kL
解析:D [每根橡皮條的彈力為F=k(2L-L),由幾何關(guān)系得cos θ==,故彈丸受到的最大彈力為Fmax=2Fcos θ=kL,D正確.]
4.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下,在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng),已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,那么木塊受到的滑動(dòng)摩擦力為( )
A.μmg B.μ(mg+Fsin θ)
C.μ(mg-Fsin θ) D.Fcos θ
解析:BD [木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到四個(gè)力的作用:重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Ff.沿水平方向建立x軸,將F進(jìn)行正交分解如圖所示:
由平衡條件得:Fcos θ=Ff,F(xiàn)N
4、=mg+Fsin θ,又由于Ff=μFN,解得Ff=μ(mg+Fsin θ),故B、D正確.]
5.(2019·河北唐山一模)節(jié)日里懸掛燈籠是我國的一種民俗.由于建筑物位置原因,懸掛時(shí)A、B點(diǎn)高度不同,如圖所示,B點(diǎn)高于A點(diǎn),O為結(jié)點(diǎn),輕繩AO、BO長度相等,拉力分別為FA、FB,燈籠受到的重力為G.下列表述正確的是( )
A.FA一定小于G
B.FA一定小于FB
C.FA與FB大小相等
D.FA與FB大小之和等于G
解析:B [以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象作出受力分析圖,如圖所示,由于B點(diǎn)比A點(diǎn)高,根據(jù)幾何關(guān)系可知α>β,O點(diǎn)受到FA、FB、T三個(gè)力作用,根據(jù)平衡條件得知,F(xiàn)A
5、與FB的合力與重力G大小相等,方向相反,所以此合力的方向豎直向上,根據(jù)幾何關(guān)系可知FB>FA,但不能判斷FA與G的大小關(guān)系,根據(jù)三角形中兩邊之和大于第三邊可知,F(xiàn)A與FB大小之和大于G,故B正確.]
6.(2019·寧夏石嘴山三中期末)如圖所示,完全相同的質(zhì)量為m的A、B兩球用兩根等長的細(xì)線懸掛在O點(diǎn),兩球之間夾著一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧,靜止不動(dòng)時(shí),彈簧處于水平方向,兩根細(xì)線之間的夾角為θ,則彈簧的長度被壓縮了( )
A. B.
C. D.
解析:A [對(duì)其中一個(gè)小球進(jìn)行受力分析,如圖所示,根據(jù)平衡條件可得F=mgtan ,根據(jù)胡克定律可得F=kx,聯(lián)立兩式
6、解得x=,A正確.]
7.(2019·重慶南開中學(xué)期中)如圖所示,光滑豎直墻壁上有一顆釘子,分兩次用長短不同的輕繩將同一個(gè)足球掛在該釘子上,足球分別靜止在A、B兩點(diǎn),繩子拉力分別為TA和TB,墻對(duì)足球的支持力分別為NA和NB,則( )
A.TATB,NANB D.TA>TB,NA>NB
解析:D [對(duì)足球進(jìn)行受力分析,如圖所示,則由三力平衡可得:Tcos θ=G,Tsin θ=N,繩的拉力T=,墻壁對(duì)足球的彈力N=Gtan θ,可知θ越大,T、N均越大,則有TA>TB,NA>NB,故D正確.]
8.
7、(2019·江蘇常州高級(jí)中學(xué)階段調(diào)研)如圖所示,用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧A與豎直方向的夾角為30°,彈簧C水平,則彈簧A、C的伸長量之比為( )
A.∶4 B.4∶
C.1∶2 D.2∶1
解析:D [以兩球和輕彈簧B為研究對(duì)象受力分析如圖所示
根據(jù)力合成的矢量三角形可得
sin 30°==
所以=2∶1.D正確.]
9.(2019·重慶育才中學(xué)月考)輕桿的一端安裝有一個(gè)小滑輪P,用手握住桿的另一端支持著懸掛重物的繩子,如圖所示.現(xiàn)保持滑輪的位置不變,使桿向下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度到虛線位置,則下列關(guān)于桿對(duì)滑輪P的作用
8、力的判斷正確的是( )
A.變大 B.不變
C.變小 D.無法確定
解析:B [據(jù)題意,保持滑輪的位置不變,處于靜止?fàn)顟B(tài),其所受合力為零;重物也靜止,則知繩子的拉力大小始終等于重物的重力大小,保持不變;兩繩的夾角也不變,故兩繩拉力的合力保持不變,使桿向下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度到虛線位置的過程中,根據(jù)平衡條件知,桿對(duì)滑輪P的作用力與兩繩拉力的合力大小相等、方向相反,所以桿對(duì)滑輪P的作用力保持不變,故B正確.]
[B級(jí)—能力練]
10.兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連,如圖所示,OA、OB與水平面的夾角分別為30°、60°,M、m均處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )
A.繩OA對(duì)M的拉
9、力大小大于繩OB對(duì)M的拉力
B.繩OA對(duì)M的拉力大小等于繩OB對(duì)M的拉力
C.m受到水平面的靜摩擦力大小為零
D.m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左
解析:D [取O點(diǎn)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖,F(xiàn)TA<FTB,A、B錯(cuò)誤;m受水平面的靜摩擦力的方向水平向左,C錯(cuò)誤,D正確.]
11.(2019·江蘇泰州中學(xué)月考)如圖,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四個(gè)小物塊,各小物塊之間由四根完全相同的輕彈簧相互連接,正好組成一個(gè)菱形,∠ADC=120°.整個(gè)系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài).已知A物塊所受的摩擦力大小為f,則D物塊所受的摩擦力大小為( )
A.2f B.f
C.f D.f
10、
解析:B [已知A物塊所受的摩擦力大小為f,設(shè)每根彈簧的彈力為F,則有2Fcos 30°=f,對(duì)D有2Fcos 60°=f′,解得f′=f.故選B.]
12.(多選)如圖所示,小球a的質(zhì)量為小球b質(zhì)量的一半,分別與輕彈簧A、B和輕繩相連接并處于平衡狀態(tài).輕彈簧A與豎直方向夾角為60°,輕彈簧A、B伸長量剛好相同,則下列說法正確的是( )
A.輕彈簧A、B的勁度系數(shù)之比為3∶1
B.輕彈簧A、B的勁度系數(shù)之比為2∶1
C.輕繩上拉力與輕彈簧A上拉力的大小之比為2∶1
D.輕繩上拉力與輕彈簧A上拉力的大小之比為∶2
解析:AD [設(shè)輕彈簧A、B伸長量都為x,小球a的質(zhì)量為m,則
11、小球b的質(zhì)量為2m.對(duì)小球b,由平衡條件,彈簧B中彈力為kBx=2mg;對(duì)小球a,由平衡條件,在豎直方向kBx+mg=kAxcos 60°,聯(lián)立解得:kA=3kB,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;在水平方向F=kAxsin 60°,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.]
13.如圖所示,放在粗糙的固定斜面上的物塊A和懸掛的物塊B均處于靜止?fàn)顟B(tài).輕繩AO繞過光滑的定滑輪與輕彈簧的右端及輕繩BO的上端連接于O點(diǎn),輕彈簧中軸線沿水平方向,輕繩的OC段與豎直方向的夾角θ=53°,斜面傾角α=37°,物塊A和B的質(zhì)量分別為mA=5 kg,mB=1.5 kg,彈簧的勁度系數(shù)k=500 N/m,(sin 37°=0.6,cos 37
12、°=0.8,重力加速度g取10 m/s2),求:
(1)彈簧的伸長量x.
(2)物塊A受到的摩擦力.
解析:(1)對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析如圖所示:
根據(jù)平衡條件,有:
FTcos θ-mBg=0,
FTsin θ-F=0,
且:F=kx,解得:x=4 cm;
(2)設(shè)物塊A所受摩擦力沿斜面向下,對(duì)物塊A受力分析如圖所示:
根據(jù)平衡條件,有:FT-Ff-mAgsin α=0,解得:Ff=-5 N,即物體A所受摩擦力大小為5 N,方向沿斜面向上.
答案:(1)4 cm
(2)5 N,方向沿斜面向上
14.隨著我國新農(nóng)村建設(shè)不斷深入,越來越多的農(nóng)民住進(jìn)了樓房,大家在喜遷
13、新居的時(shí)候遇到了搬運(yùn)大件家具的困難.如圖為一農(nóng)戶正在用自己設(shè)計(jì)的方案搬運(yùn)家具到二樓,他用一懸掛于房檐A點(diǎn)的小電機(jī)通過輕繩1拉動(dòng)家具緩慢上升,為避免家具與墻壁碰撞,需要一人站在地面上用輕繩2向外側(cè)拖拽,繩1與繩2始終在同一豎直面內(nèi),某時(shí)刻繩1與豎直方向夾角30°,繩2與豎直方向夾角60°,已知家具質(zhì)量為50 kg,人的質(zhì)量為80 kg(g取10 m/s2).此時(shí):
(1)繩1與繩2的拉力大?。?
(2)該人受到地面的支持力和摩擦力大小.
解析:(1)對(duì)家具受力分析,如圖甲,由平衡條件得:
FT1sin 30°=FT2sin 60°,
FT1cos 30°=FT2cos 60°+mg,
解得:FT1=500 N,F(xiàn)T2=500 N
(2)對(duì)人受力分析,如圖乙,由平衡條件得:
Ff=FT2′sin 60°,
FN+FT2′cos 60°=Mg,
FT2′=FT2
解得:Ff=250 N,F(xiàn)N=550 N.
答案:(1)500 N 500 N
(2)550 N 250 N
9