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1、 課后限時(shí)集訓(xùn)5
力的合成與分解
建議用時(shí):45分鐘
1.(多選)將物體所受重力按力的作用效果進(jìn)行分解,下列圖中正確的是( )
ABD [A圖中,重力產(chǎn)生了使物體下滑的效果及擠壓斜面的效果,故A作圖正確;B圖中,重力產(chǎn)生了向兩邊拉繩的效果,故B作圖正確;C圖中,重力產(chǎn)生了擠壓兩墻壁的效果,兩分力分別垂直于墻面,故C作圖錯(cuò)誤;D圖中,重力產(chǎn)生了拉繩及擠壓墻面的效果,故D作圖正確。]
2.一物體受到三個(gè)共面共點(diǎn)力F1、F2、F3的作用,三力的矢量關(guān)系如圖所示(小方格邊長(zhǎng)相等),則下列說法正確的是( )
A.三力的合力有最大值F1+F2+F3,方向不確定
B.三力的合力
2、有唯一值3F3,方向與F3同向
C.三力的合力有唯一值2F3,方向與F3同向
D.由題給條件無法求合力大小
B [應(yīng)先合成其中兩個(gè)力,再合成第三個(gè)力,根據(jù)本題特點(diǎn)先合成F1和F2,如圖所示,再求F12與F3的合力。
由圖可知F合=3F3,方向與F3同向,故選項(xiàng)B正確。]
3.如圖所示是兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F跟它的兩個(gè)分力之間的夾角θ的關(guān)系圖象,則這兩個(gè)分力的大小分別是( )
A.1 N和4 N
B.2 N和3 N
C.1 N和5 N
D.2 N和4 N
B [設(shè)兩個(gè)力分別為F1、F2,F(xiàn)1>F2,當(dāng)兩個(gè)力的夾角為180°時(shí),合力為1 N,即F1-F2=1 N。當(dāng)兩個(gè)力
3、的夾角為0°時(shí),合力為5 N,即F1+F2=5 N,解得F1=3 N,F(xiàn)2=2 N,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。]
4.三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是F1、F2、F3,關(guān)于它們合力F的大小,下列說法正確的是( )
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)力大
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
C [三個(gè)大小分別是F1、F2、F3的共點(diǎn)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,只有當(dāng)某一個(gè)力的大
4、小在另外兩個(gè)力的大小的和與差之間時(shí),這三個(gè)力的合力才可能為零,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確。]
5.(2019·江西南昌十中期末)為了把陷在泥坑里的汽車?yán)鰜?,司機(jī)用一條結(jié)實(shí)的繩子把汽車拴在一棵大樹上,開始時(shí)車與樹相距12 m,然后在繩的中點(diǎn)用400 N的水平力F沿垂直繩的方向拉繩,結(jié)果中點(diǎn)被拉過0.6 m,如圖所示(俯視圖),假設(shè)繩子的伸長(zhǎng)不計(jì),則汽車受到的拉力為( )
A.200 N B.400 N
C.2 000 N D.800 N
C [對(duì)繩中點(diǎn)受力分析,如圖所示。設(shè)繩中張力大小為T,根據(jù)力的合成法則,結(jié)合幾何知識(shí)有=,解得T=2 000 N,即汽車受到的拉力為
5、2 000 N,故C正確。]
6.如圖所示,光滑斜面的傾角為37°,一個(gè)可以看成質(zhì)點(diǎn)的小球在輕質(zhì)細(xì)線的拉力作用下靜止在斜面上,細(xì)線與斜面間的夾角也為37°。若小球所受的重力為G,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,則手對(duì)細(xì)線的拉力等于( )
A.G B.
C. D.
C [對(duì)小球受力分析,小球受到細(xì)線的拉力F、斜面的支持力N和重力G,在沿斜面方向上,F(xiàn)cos 37°=Gsin 37°,解得F=Gtan 37°=G,故選項(xiàng)C正確。]
7.如圖所示,水平橫梁的一端A插在墻壁內(nèi),另一端裝有一個(gè)小滑輪B,一輕繩的一端C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量
6、m=10 kg的重物,∠CBA=30°,則滑輪受到繩子的作用力為(g取10 N/kg)( )
A.50 N B.100 N
C.20 N D.100 N
B [由題意可得,對(duì)滑輪B點(diǎn)受力分析如圖所示,滑輪受到繩子的作用力應(yīng)為圖中兩段繩中拉力F1和F2的合力F,因同一根繩子張力處處相等,都等于重物的重力,即F1=F2=G=mg=100 N。用平行四邊形定則作圖,由于拉力F1和F2的夾角為120°,由幾何關(guān)系可得F=100 N,所以滑輪受繩子的作用力大小為100 N,方向與水平方向成30°斜向下。故選項(xiàng)B正確。]
8.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下,在水平
7、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
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(這樣建立坐標(biāo)系只需分解F),由于木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以在x軸上,向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y軸上,向上的力等于向下的合力。 即Fcos θ=Ff,F(xiàn)N=mg+Fsin θ,又Ff=μFN,解得,F(xiàn)f=μ(mg+Fsin θ),故選項(xiàng)B、D正確。]
8、
9.如圖所示,一質(zhì)量為m的沙袋用不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在支架上,一練功隊(duì)員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起,使繩與豎直方向的夾角為θ=30°,且繩繃緊,則練功隊(duì)員對(duì)沙袋施加的作用力大小為( )
A.mg B.mg
C.mg D.mg
A [如圖,建立直角坐標(biāo)系對(duì)沙袋進(jìn)行受力分析。
由平衡條件有:Fcos 30°-FTsin 30°=0,F(xiàn)Tcos 30°+Fsin 30°-mg=0,聯(lián)立可解得:F=mg,故A正確。]
10.(2019·淄博一模)如圖所示,a、b兩個(gè)小球穿在一根光滑的固定桿上,并且通過一條細(xì)繩跨過定滑輪連接。已知b球質(zhì)量為m,桿與水平面的夾角為30°
9、,不計(jì)所有摩擦。當(dāng)兩球靜止時(shí),Oa段繩與桿的夾角也為30°,Ob段繩沿豎直方向,則a球的質(zhì)量為( )
A.m B.m
C.m D.2m
A [分別對(duì)a、b兩球受力分析,運(yùn)用合成法,如圖所示
根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件,得:T′=mbg;=(根據(jù)正弦定理列式),T=T′。故mb∶ma=tan 30°∶1,則ma=m,故B、C、D均錯(cuò)誤,A正確。]
11.(2019·福建高三期末)如圖所示,在水平晾衣桿上晾曬床單時(shí),為了使床單盡快晾干,可在床單間支撐輕質(zhì)小木棍。小木棍位置的不同,兩側(cè)床單間夾角θ將不同。設(shè)床單重力為G,晾衣桿對(duì)床單的作用力大小為F,下列說法正確的是( )
10、
A.θ越大,F(xiàn)越大
B.θ越大,F(xiàn)越小
C.無論θ取何值,都有F=G
D.只有當(dāng)=120°時(shí),才有F=G
C [以床單和細(xì)桿整體為研究對(duì)象,整體受到重力G和晾衣桿的支持力F,由平衡條件知 F=G,與θ取何值無關(guān),故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。]
12.在如圖所示的甲、乙、丙、丁四幅圖中,滑輪本身所受的重力忽略不計(jì),滑輪的軸O安裝在一根輕木桿P上,一根輕繩ab繞過滑輪,a端固定在墻上,b端下面掛一個(gè)質(zhì)量都是m的重物,當(dāng)滑輪和重物都靜止不動(dòng)時(shí),甲、丙、丁圖中木桿P與豎直方向的夾角均為θ,乙圖中木桿P豎直。假設(shè)甲、乙、丙、丁四幅圖中滑輪受到木桿P的彈力的大小依次為FA、FB、FC、FD
11、,則以下判斷中正確的是( )
甲 乙 丙 丁
A.FA=FB=FC=FD B.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FB D.FC>FA=FB>FD
B [繩上拉力等于重物所受的重力mg,設(shè)滑輪兩側(cè)細(xì)繩之間的夾角為φ,滑輪受到木桿P的彈力F等于滑輪兩側(cè)細(xì)繩拉力的合力,即F=2mgcos ,由夾角關(guān)系可得FD>FA=FB>FC,選項(xiàng)B正確。]
13.(多選)(2019·重慶南開中學(xué)高三月考)如圖所示,質(zhì)量均為M的A、B兩滑塊放在粗糙水平面上,兩輕桿等長(zhǎng),桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m的重物C,整個(gè)裝置處于靜
12、止?fàn)顟B(tài),設(shè)桿與水平面間的夾角為θ。下列說法正確的是( )
A.當(dāng)m一定時(shí),θ越大,輕桿受力越大
B.當(dāng)m一定時(shí),θ越小,滑塊對(duì)地面的壓力越大
C.當(dāng)θ一定時(shí),m越大,滑塊與地面間的摩擦力越大
D.當(dāng)θ一定時(shí),m越小,輕桿受力越小
CD [將C的重力按照作用效果分解,如圖所示:
根據(jù)平行四邊形定則,有:F1=F2==,故m一定時(shí),θ越大,輕桿受力越??;當(dāng)θ一定時(shí),m越小,輕桿受力越小,故A錯(cuò)誤,D正確;對(duì)A、B、C整體分析可知,對(duì)地壓力為:FN=(2M+m)g,與θ無關(guān),故B錯(cuò)誤;對(duì)A分析,受重力、桿的推力、支持力和向右的靜摩擦力,根據(jù)平衡條件,有:f=F1cos θ=,當(dāng)
13、θ一定時(shí),m越大,M與地面間的靜摩擦力越大,故C正確。]
14.將一光滑輕桿固定在地面上,桿與地面間夾角為θ,一光滑輕環(huán)套在桿上。一個(gè)大小和質(zhì)量都不計(jì)的滑輪用輕繩OP懸掛在天花板上,用另一輕繩通過滑輪系在輕環(huán)上,用手拉住輕繩另一端并使OP恰好在豎直方向,如圖所示?,F(xiàn)水平向右拉繩,當(dāng)輕環(huán)重新靜止不動(dòng)時(shí),OP繩與天花板之間的夾角為( )
A.90° B.45°
C.θ D.45°+
D [由題意可知,當(dāng)輕環(huán)重新靜止不動(dòng)時(shí),環(huán)所受的輕繩拉力方向與輕桿垂直,滑輪兩側(cè)輕繩的夾角為90°+θ,此時(shí),定滑輪P受OP繩拉力、繩子水平拉力和滑輪P與環(huán)間繩子拉力作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)此時(shí)OP
14、繩與天花板之間的夾角為α,由幾何知識(shí)及力的合成與分解,可得α=45°+,故選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。]
15.如圖所示,三根粗細(xì)均勻且完全相同的圓木A、B、C堆放在水平地面上,處于靜止?fàn)顟B(tài),每根圓木的質(zhì)量為m,截面的半徑為R,三個(gè)截面圓心連線構(gòu)成的等腰三角形的頂角∠O1=120°,若在地面上的兩根圓木剛好要滑動(dòng),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,不考慮圓木之間的摩擦,重力加速度為g,則( )
A.圓木間的彈力為mg
B.下面兩根圓木對(duì)地面的壓力均為mg
C.地面上的每根圓木受到地面的作用力為mg
D.地面與圓木間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
B [對(duì)A進(jìn)行受力分析,如圖所示,A處于平衡狀態(tài),
15、合力為零,則有N2cos =mg,解得N1=N2==mg,故A錯(cuò)誤;對(duì)整體受力分析,受到重力、地面的支持力、B受到的向右的摩擦力和C受到的向左的摩擦力,由對(duì)稱性可知,豎直方向有NB=NC=mg,故B正確;對(duì)B進(jìn)行研究,地面對(duì)B的作用力等于地面對(duì)B的支持力與地面對(duì)B的摩擦力的合力,大于mg,故C錯(cuò)誤;對(duì)C,根據(jù)平衡條件得Ff=N2sin 60°=mg×=mg,所以地面對(duì)C的摩擦力大小為mg,根據(jù)摩擦力公式Ff=μN(yùn)C,可得μ===,故D錯(cuò)誤。]
16.(2019·湖南師大附中高三月考)兩根圓柱形長(zhǎng)直木桿AB和CD相互平行,斜靠在豎直墻壁上,把一摞瓦放在兩木桿構(gòu)成的滑軌上,瓦將沿滑軌滑到低處
16、,在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)瓦滑到底端處時(shí)速度較大,有可能摔碎,為了防止瓦被損壞,下列措施可行的是( )
A.適當(dāng)增大兩桿之間的距離
B.適當(dāng)減少兩桿之間的距離
C.增多每次運(yùn)送瓦的塊數(shù)
D.減少每次運(yùn)送瓦的塊數(shù)
A [由題意可知,在斜面的高度及傾斜角度不能再變的情況下,要想減小瓦滑到底部的速度就應(yīng)當(dāng)增大瓦與斜面的摩擦力。由f=μFN可知,可以通過增大FN來增大摩擦力,而增大瓦的塊數(shù),增大了瓦的質(zhì)量,雖然摩擦力大了,但同時(shí)重力的分力也增大,不能起到減小加速度的作用,故改變瓦的塊數(shù)是沒有作用的,故C、D錯(cuò)誤;而增大兩桿之間的距離可以增大瓦受到的兩支持力間的夾角,而瓦對(duì)桿的壓力隨夾角的增大而增大,故增大兩桿間的距離可以在不增大重力分力的情況下增大瓦對(duì)滑桿的壓力,從而增大摩擦力,故A正確,B錯(cuò)誤。 ]
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