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1、力的合成與分解
一、選擇題
1.(2018·北京學(xué)業(yè)考試)如圖所示,一個(gè)物體受F1和F2兩個(gè)互相垂直的共點(diǎn)力作用,其F1=3 N,F(xiàn)2=4 N.這兩個(gè)力的合力大小為( )
A.1 N B.5 N
C.7 N D.12 N
答案 B
解析 根據(jù)勾股定理有:F== N=5 N,故B項(xiàng)正確,A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤.
2.(2018·河南模擬)(多選)兩個(gè)力F1和F2間的夾角為θ,兩力的合力為F,以下說(shuō)法正確的是( )
A.若F1和F2大小不變,θ角越小,合力F就越大
B.合力F總比分力F1和F2中的任何一個(gè)都大
C.如果夾角θ不變,F(xiàn)1大小不變,只要F2
2、增大,合力F必然增大
D.合力F的作用效果與兩個(gè)分力F1和F2共同產(chǎn)生的作用效果是相同的
答案 AD
解析 A項(xiàng),若F1和F2大小不變,θ角越小,合力F越大,故A項(xiàng)正確;B項(xiàng),由力的合成方法可知,兩力合力的范圍|F1-F2|≤F合≤F1+F2,所以合力有可能大于任一分力,也可能小于任一分力,還可能與兩個(gè)分力都相等,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),如果夾角不變,F(xiàn)1大小不變,只要F2增大,合力F可以減小(角度為大鈍角時(shí)),也可以增加,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),合力F的作用效果與兩個(gè)分力F1和F2共同產(chǎn)生的作用效果是相同的,故D項(xiàng)正確.
3.如圖所示,艦載機(jī)保持牽引力F大小不變?cè)趧蛩俸叫械暮侥干辖德鋾r(shí)受到阻攔而
3、靜止,此時(shí)阻攔索夾角θ=120°,空氣阻力和甲板阻力不計(jì),則阻攔索承受的張力大小為( )
A. B.F
C.F D.2F
答案 B
解析 艦載機(jī)受力平衡,兩阻攔索的張力的合力等于牽引力,
2Tcos=F得張力T=F.
4.(2016·課標(biāo)全國(guó)Ⅱ)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上.用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O,如圖所示.用T表示繩OA段拉力的大小,在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中( )
A.F逐漸變大,T逐漸變大 B.F逐漸變大,T逐漸變小
C.F逐漸變小,T逐漸變大 D.F逐漸變小,T逐漸變小
答案 A
解析 作出結(jié)點(diǎn)O的受力分析矢量圖(動(dòng)態(tài)),可知F與T
4、的變化情況如圖所示,可得:F逐漸變大,T逐漸變大,故A項(xiàng)正確.
5.三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是F1、F2、F3,關(guān)于它們的合力F的大小,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.F大小的取值范圍一定是0≤F≤F1+F2+F3
B.F至少比F1、F2、F3中的某一個(gè)大
C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,一定能使合力為零
D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,一定能使合力為零
答案 C
解析 合力不一定大于分力,B項(xiàng)錯(cuò)誤;三個(gè)共點(diǎn)力的合力的最小值能否為零,取決于任何一個(gè)力是否都在其余兩個(gè)力的合力范圍內(nèi),由于三個(gè)力大小未知,所以三個(gè)力的合力的最小
5、值不一定為零,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)三個(gè)力的大小分別為3a、6a、8a,其中任何一個(gè)力都在其余兩個(gè)力的合力范圍內(nèi),故C項(xiàng)正確;當(dāng)三個(gè)力的大小分別為3a、6a、2a時(shí),不滿足上述情況,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.
6.某物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力作用,若這三個(gè)共點(diǎn)力大小和方向分別如圖甲、乙、丙、丁所示(坐標(biāo)紙中每格邊長(zhǎng)表示1 N大小的力),則關(guān)于該物體受到合力的說(shuō)法正確的是( )
A.甲圖中物體所受的合外力大小等于4 N
B.乙圖中物體所受的合外力大小等于4 N
C.丙圖中物體所受的合外力大小等于6 N
D.丁圖中物體所受的合外力大小等于6 N
答案 C
解析 A項(xiàng),對(duì)甲,先將F1與F3合成,
6、然后再用勾股定理,與F2進(jìn)行合成,求得合力等于5 N,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),對(duì)乙,先將F1與F3沿水平和豎直方向正交分解,再合成,求得合力等于5 N,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),對(duì)丙,可將F1沿水平和豎直方向正交分解,求得合力等于6 N,故C項(xiàng)正確;D項(xiàng),根據(jù)三角形定則,丁圖中合力等于0,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.
7.(2018·洛陽(yáng)模擬)(多選)如圖所示為緩慢關(guān)門(mén)時(shí)(圖中箭頭方向)門(mén)鎖的示意圖,鎖舌尖角為37°,此時(shí)彈簧彈力為24 N,鎖舌表面較光滑,摩擦不計(jì)(sin37°=0.6,cos37°=0.8),下列說(shuō)法正確的是( )
A.此時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力為40 N
B.此時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力為30 N
C
7、.關(guān)門(mén)時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力逐漸增大
D.關(guān)門(mén)時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力保持不變
答案 AC
解析 鎖殼碰鎖舌的彈力分解如圖所示,其中F1=FNsin37°,且此時(shí)F1大小等于彈簧的彈力24 N,解得鎖殼碰鎖舌的彈力為40 N,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;關(guān)門(mén)時(shí),彈簧的壓縮量增大,彈簧的彈力增大,故鎖殼碰鎖舌的彈力逐漸增大,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤.
8.已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F為10 N,分力F1的大小為5 N.則另一個(gè)分力F2( )
A.F2的大小是唯一的
B.F2的大小可以是任意值
C.F2的方向與合力F的方向一定成30°角
D.F2的方向與合力F的方向的最大夾角為30°角
答案 D
解析 有
8、兩個(gè)共點(diǎn)力的合力大小為10 N,若其中一個(gè)分力大小為5 N,另一個(gè)分力的大小應(yīng)在5 N≤F≤15 N范圍,所以F2的大小不是唯一的,F(xiàn)2的方向也不是唯一的.故A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),由幾何關(guān)系可知,當(dāng)F1與F2垂直時(shí),F(xiàn)2的方向與合力F的方向夾角最大,為30°.故D項(xiàng)正確.
9.如圖所示,物體靜止于光滑水平面M上,水平恒力F1作用于物體,現(xiàn)要使物體沿著OO′方向做直線運(yùn)動(dòng)(F1和OO′都在M平面內(nèi)).那么必須同時(shí)再加一個(gè)力F2,則F2的最小值是( )
A.F1cosθ B.F1sinθ
C.F1tanθ D.
答案 B
解析 要使物體沿OO′方向做直線運(yùn)動(dòng),則物體受到
9、的合力F沿OO′方向,如圖,由三角形定則知,當(dāng)F2方向垂直O(jiān)O′時(shí),F(xiàn)2有最小值,為F2=F1sinθ,故B項(xiàng)正確,A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤.
10.(2018·安徽二模)如圖,在一段平坦的地面上等間距分布著一排等高的輸電線桿,掛在線桿上的電線粗細(xì)均勻且呈對(duì)稱性.由于熱脹冷縮,冬季兩相鄰線桿之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度會(huì)有所減少.對(duì)B線桿及兩側(cè)的電線,冬季與夏季相比( )
A.電線最高點(diǎn)處的張力變小 B.電線最低處的張力不變
C.線桿對(duì)地面的壓力變小 D.線桿兩側(cè)電線對(duì)線桿拉力的合力不變
答案 D
解析 以整條電線為研究對(duì)象,受力分析如右圖所示,由平衡條件知,兩電線桿對(duì)電線的彈力的合力與其重力
10、平衡,由幾何關(guān)系得:Fcosθ=,即:F=,
由于夏天氣溫較高,電線的體積會(huì)膨脹,電線在桿上固定處的切線方向與豎直方向的夾角θ變小,故變小,所以兩電線桿處的電線拉力冬天與夏天相比是變大.電線桿上的電線的質(zhì)量一定,受力平衡,夏季、冬季桿對(duì)地面的壓力相等,不變.所以選項(xiàng)A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.
11.(2018·益陽(yáng)質(zhì)檢)(多選)如圖所示,A、B都是重物,A被繞過(guò)小滑輪P的細(xì)線所懸掛,B放在粗糙的水平桌面上;小滑輪P被一根斜短線系于天花板上的O點(diǎn);O′是三根細(xì)線的結(jié)點(diǎn),bO′水平拉著B(niǎo)物體,cO′沿豎直方向拉著彈簧;彈簧、細(xì)線、小滑輪的重力和細(xì)線與滑輪間的摩擦力均可忽略,整個(gè)裝置處于平衡
11、靜止?fàn)顟B(tài),g=10 m/s2.若懸掛小滑輪的斜線
OP的張力是20 N,則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.彈簧的彈力為10 N B.重物A的質(zhì)量為2 kg
C.桌面對(duì)B物體的摩擦力為10 N D.OP與豎直方向的夾角為60°
答案 ABC
解析 O′a與aA兩細(xì)線拉力的合力與斜線OP的張力大小相等.由幾何知識(shí)可知FO′a=FaA=20 N,且OP與豎直方向夾角為30°,D項(xiàng)錯(cuò)誤;重物A的重力GA=FaA,所以mA=2 kg,B項(xiàng)正確;桌面對(duì)B的摩擦力Ff=FO′b=FO′acos30°=10 N,C項(xiàng)正確;彈簧的彈力F彈=FO′asin30°=10 N,A項(xiàng)正確.
12.(多
12、選)如圖所示,晾曬衣服的繩子輕且光滑,懸掛衣服的衣架的掛鉤也是光滑的,輕繩兩端分別固定在兩根豎直桿上的A、B兩點(diǎn),衣服處于靜止?fàn)顟B(tài).如果保持繩子A端位置不變,將B端分別移動(dòng)到不同的位置時(shí),下列判斷正確的是( )
A.B端移到B1位置時(shí),繩子張力不變
B.B端移到B2位置時(shí),繩子張力變小
C.B端在桿上位置不動(dòng),將桿移動(dòng)到虛線位置時(shí),繩子張力變大
D.B端在桿上位置不動(dòng),將桿移動(dòng)到虛線位置時(shí),繩子張力變小
答案 AD
解析 以懸掛點(diǎn)為研究對(duì)象,畫(huà)出其受力圖,則兩側(cè)繩子的拉力相等,設(shè)繩子長(zhǎng)為L(zhǎng),左、右兩側(cè)繩子長(zhǎng)為L(zhǎng)1、L2,兩桿之間的寬度為d,兩繩與豎直方向的夾角為θ,L1sin
13、θ+L2sinθ=d,所以sinθ=d/L,可見(jiàn)θ只由d、L決定,與其他因素?zé)o關(guān),根據(jù)G=2Fcosθ,F(xiàn)的大小與繩子在B、B1、B2的位置無(wú)關(guān),所以A項(xiàng)正確.將桿移動(dòng)到虛線位置時(shí),d變小,θ變小,根據(jù)F=,繩子張力變小,可見(jiàn)D項(xiàng)正確.
13.(2018·張家口模擬)假期里,一位同學(xué)在廚房里協(xié)助媽媽做菜,對(duì)菜刀發(fā)生了興趣.他發(fā)現(xiàn)菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一樣,刀刃前部的頂角小,后部的頂角大(如圖所示),他先后做出過(guò)幾個(gè)猜想,其中合理的是( )
A.刀刃前部和后部厚薄不勻,僅是為了外形美觀,跟使用功能無(wú)關(guān)
B.在刀背上加上同樣的力時(shí),分開(kāi)其他物體的力跟刀刃厚薄無(wú)關(guān)
C.在刀背上加
14、上同樣的壓力時(shí),頂角越大,分開(kāi)其他物體的力越大
D.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),頂角越小,分開(kāi)其他物體的力越大
答案 D
解析 把刀刃部分抽象后,可簡(jiǎn)化成一個(gè)等腰三角劈,設(shè)頂角為2θ,背寬為d,側(cè)面長(zhǎng)為l,如圖乙所示,當(dāng)在劈背施加壓力F后,產(chǎn)生垂直側(cè)面的兩個(gè)分力F1、F2,使用中依靠著這兩個(gè)分力分開(kāi)被加工的其他物體.由對(duì)稱性知,這兩個(gè)分力大小相等(F1=F2),因此畫(huà)出力分解的平行四邊形,實(shí)為菱形,如圖丙所示.刀背上加上一定的壓力F時(shí),頂角越小,sinθ的值越小,F(xiàn)1和F2越大.
但是,刀刃的頂角越小時(shí),刀刃的強(qiáng)度會(huì)減小,碰到較硬的物體刀刃會(huì)卷口甚至碎裂,實(shí)際,所以做成前部較薄,后部
15、較厚.使用時(shí),用前部切一些軟的物品(如魚(yú)、肉、蔬菜、水果等),用后部斬劈堅(jiān)硬的骨頭之類的物品,故D項(xiàng)正確,A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤.
14.(2016·課標(biāo)全國(guó)Ⅲ)如圖,兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上;一細(xì)線穿過(guò)兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時(shí),a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計(jì)所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為( )
A. B.m
C.m D.2m
答案 C
解析 如圖所示,由于不計(jì)摩擦,線上張力處處相等,且輕環(huán)受細(xì)線的作用力的合力方向指向圓心.由于a、b間距等于圓弧半徑,則∠aOb=60°,進(jìn)一步分析知,細(xì)線與aO、b
16、O間的夾角皆為30°.取懸掛的小物塊研究,懸掛小物塊的細(xì)線張角為120°,由平衡條件知,小物塊的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相等,即為m.故C項(xiàng)正確.
二、非選擇題
15.如圖所示,物體A在水平力F1=400 N的作用下,沿著傾角θ=60°的斜面勻速下滑,物體A受的重力G=400 N,(已知sin15°=0.259,cos15°=0.966)
(1)物體A總共受到幾個(gè)力的作用?
(2)將F1與重力G進(jìn)行合成,合力F大小等于多少?合力F與斜面成多少度角(銳角)?
(3)將斜面對(duì)物體的支持力與滑動(dòng)摩擦力合成,得到合力F′,則F′與F的大小、方向有怎樣的關(guān)系?
(4)斜面對(duì)物體的支持力與滑動(dòng)
17、摩擦力各等于多少?物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于多少?
答案 (1)4個(gè) (2)400 N 與斜面成75°的銳角
(3)等大反向 (4)546 N 146 N 0.27
解析 (1)物體受到重力、支持力和水平力F1、摩擦力,共4個(gè)力作用.
(2)F1與重力G的合力.F== N=400 N.F與斜面成75°的銳角,如圖所示.
(3)將斜面對(duì)物體的支持力與滑動(dòng)摩擦力合成,得到合力F′,則F′與F大小相等方向相反,作用在一條直線上.如圖所示.
(4)斜面對(duì)物體的支持力:F2=Fcos15°=Gcos15°=546 N;滑動(dòng)摩擦力F3=Fsin15°=Gsin15°=146 N;動(dòng)摩擦因數(shù)μ==tan15°=0.27.
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