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1、第2講 力的合成與分解
◎基礎(chǔ)鞏固練
1.(2018·蘇州大學(xué)附中高三調(diào)研)(多選)一個(gè)大人拉著載有兩個(gè)小孩的小車(其拉桿可自由轉(zhuǎn)動(dòng))沿水平地面勻速前進(jìn),則對(duì)小孩和車下列說法正確的是( )
A.拉力的水平分力等于小孩和車所受的合力
B.拉力與摩擦力的合力大小等于重力大小
C.拉力與摩擦力的合力方向豎直向上
D.小孩和車所受的合力為零
解析: A.小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,拉力的水平分力等于小孩和車所受的摩擦力,故A錯(cuò)誤;B、C、小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,拉力、摩擦力的合力與重力、支持力的合力平衡,重力、
2、支持力的合力豎直,故拉力與摩擦力的合力方向豎直向上,故B錯(cuò)誤,C正確;D、小孩和車做勻速直線運(yùn)動(dòng),故所受的合力為零,故D正確。
答案: CD
2.同一平面內(nèi)的三個(gè)力大小分別為4 N、6 N、7 N,若三力同時(shí)作用于某一物體上,則該物體所受三力的合力的最大值和最小值分別為( )
A.17 N、3 N B.17 N、0
C.9 N、0 D.5 N、3 N
答案: B
3.一物體受到三個(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: 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F
3、3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。
答案: D
4.(2018·肇慶模擬)如圖所示,被輕繩系住靜止在光滑斜面上的小球。若按力的實(shí)際作用效果來分解小球受到的重力G,則G的兩個(gè)分力的方向分別是圖中的( )
A.1和4 B.3和4
C.2和4 D.3和2
解析: 小球的重力產(chǎn)生兩個(gè)效果,一是使繩子拉伸,二是使斜面受壓,故應(yīng)按這兩個(gè)方向分解,分別是3和4,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
答案: B
5.楊威在吊環(huán)比賽中有一個(gè)高難度動(dòng)作,先雙手撐住吊環(huán),此時(shí)兩繩間距與肩同寬,且平行,如圖甲,然后身體下移,雙臂緩慢張開到如圖
4、乙所示的位置,則在兩手之間的距離增大的過程中,每根繩的拉力F及兩繩的合力F合的大小變化情況為( )
A.F增大,F(xiàn)合減小 B.F增大,F(xiàn)合增大
C.F增大,F(xiàn)合不變 D.F減小,F(xiàn)合不變
解析: 對(duì)人受力分析可知,兩繩的拉力的合力與人的重力的大小是相等的,人的重力的大小是不變的,所以它們的合力不變,當(dāng)雙臂緩慢張開時(shí)繩之間的夾角變大,兩個(gè)分力的大小都要變大,故C正確。
答案: C
6.
小明想推動(dòng)家里的衣櫥,但使出了很大的力氣也推不動(dòng),他便想了個(gè)妙招,如圖所示,用A、B兩塊木板,搭成一個(gè)底角較小的的人字形架,然后往中央一站,衣櫥居然被推動(dòng)了!下列說法中正確的是( )
A
5、.這是不可能的,因?yàn)樾∶鞲緵]有用力去推衣櫥
B.這是不可能的,因?yàn)闊o論如何小明的力氣也沒那么大
C.這有可能,A板對(duì)衣櫥的推力有可能大于小明的重力
D.這有可能,但A板對(duì)衣櫥的推力不可能大于小明的重力
解析: 由小明所受重力產(chǎn)生的效果,小明的重力可分解為沿兩個(gè)木板方向的分力,由于兩個(gè)木板夾角接近180°,根據(jù)平行四邊形定則,可知分力可遠(yuǎn)大于小明的重力,選項(xiàng)C正確。
答案: C
7.如圖甲所示,斜拉橋的塔柱兩側(cè)有許多鋼索,它們的一端都系在塔柱上。對(duì)于每一對(duì)鋼索,它們的上端可以看成系在一起,即兩根鋼索對(duì)塔柱的拉力F1、F2作用在同一點(diǎn),它們合起來對(duì)塔柱的作用效果應(yīng)該讓塔柱好像受到一個(gè)
6、豎直向下的力F一樣,如圖乙所示。這樣,塔柱便能穩(wěn)固地佇立在橋墩上,不會(huì)因鋼索的牽拉而發(fā)生傾斜,甚至倒下。
如果斜拉橋塔柱兩側(cè)的鋼索不能呈對(duì)稱分布,如圖丙所示,要保持塔柱所受的合力豎直向下,那么鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB應(yīng)滿足( )
A.FAC∶FAB=1∶1 B.FAC∶FAB=sin β∶sin α
C.FAC∶FAB=cos β∶cos α D.FAC∶FAB=sin α∶sin β
解析: 將AB、AC上的力分解,在水平方向上的合力應(yīng)為零,有:FACsin α-FABsin β=0,則FAC∶FAB=sin β∶sin α,B正確。
答案: B
8.
如
7、圖所示的水平面上,橡皮繩一端固定,另一端連接兩根彈簧,連接點(diǎn)P在F1、F2和F3三個(gè)力作用下保持靜止,下列判斷正確的是( )
A.F1>F2>F3
B.F3>F1>F2
C.F2>F3>F1
D.F3>F2>F1
解析: P點(diǎn)受力如圖所示,由于P點(diǎn)靜止,所以力F1和F2的合力與F3等大反向,根據(jù)幾何知識(shí)得F3>F1>F2,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
答案: B
9.(多選)
如圖所示,物體在水平外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)外力F由圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中,物體仍保持靜止,則在此過程中靜摩擦力可能為 ( )
A.0 B.F
C. D.2F
解析: 由于
8、物體不動(dòng),當(dāng)F逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力與F的水平分力平衡,當(dāng)F水平時(shí),F(xiàn)f=F,當(dāng)F豎直時(shí),F(xiàn)f=0,所以靜摩擦力的變化范圍是0≤Ff≤F,故A、B、C正確。
答案: ABC
◎能力提升練
10.兩個(gè)共點(diǎn)力大小分別為F1=10 N,F(xiàn)2=5 N,兩力方向夾角可在0°~180°間連續(xù)變化,則合力與F1的最大夾角和此時(shí)合力的大小為( )
A.30° 5 N B.60° 5 N
C.30° 5 N D.60° 5 N
解析: 如圖所示,將力F2平移到力F1末端,則以F1末端為圓心、以F2大小為半徑畫圓,則從O點(diǎn)指向圓周上的任意一點(diǎn)的連線表示合力的大小和方向。
由
9、圖可知,過O點(diǎn)作圓的切線與F1的夾角最大,
即sin θm==,θm=30°,
合力大小為F=F1·cos θm=10× N=5 N。故選項(xiàng)C正確。
答案: C
11.(2018·太原模擬)
如圖所示,相隔一定距離的兩個(gè)完全相同的小圓柱體a、b被固定在等高的水平線上,一根細(xì)繩跨過這兩個(gè)圓柱體,細(xì)繩的下端懸掛一個(gè)重物。若細(xì)繩和圓柱體之間無摩擦且重物質(zhì)量一定時(shí),則細(xì)繩越長(zhǎng) ( )
A.細(xì)繩張力越小,細(xì)繩對(duì)圓柱體a的作用力越大
B.細(xì)繩張力越小,細(xì)繩對(duì)圓柱體a的作用力越小
C.細(xì)繩張力越大,細(xì)繩對(duì)圓柱體a的作用力越小
D.細(xì)繩張力越大,細(xì)繩對(duì)圓柱體a的作用力越大
解析:
10、
重物受力分析如圖所示,根據(jù)對(duì)稱性可知FA=FB,由平衡條件可得2FAcos α=G,繩越長(zhǎng)時(shí),α越小,cos α越大,則FA越小,所以細(xì)繩越長(zhǎng)時(shí),細(xì)繩的張力將越?。患?xì)繩對(duì)圓柱體a的作用力,即為圓柱體a受到的兩股細(xì)繩的張力的合力,細(xì)繩越長(zhǎng),細(xì)繩的張力越小,且兩股細(xì)繩張力的夾角越大,其合力越小,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。
答案: B
12.如圖所示是剪式千斤頂,當(dāng)搖動(dòng)把手時(shí),螺紋軸就能迫使千斤頂?shù)膬杀劭繑n,從而將汽車頂起。當(dāng)車輪剛被頂起時(shí)汽車對(duì)千斤頂?shù)膲毫?.0×105 N,此時(shí)千斤頂兩臂間的夾角為120°,則下列判斷正確的是( )
A.此時(shí)兩臂受到的壓力大小均為5.0×104
11、 N
B.此時(shí)千斤頂對(duì)汽車的支持力為2.0×105 N
C.若繼續(xù)搖動(dòng)把手,將汽車頂起,兩臂受到的壓力將增大
D.若繼續(xù)搖動(dòng)把手,將汽車頂起,兩臂受到的壓力將減小
解析: 分解千斤頂受到的壓力,得到此時(shí)兩臂受到的壓力大小均為1.0×105 N,A錯(cuò)誤;由牛頓第三定律知,千斤頂對(duì)汽車的支持力大小為1.0×105 N,B錯(cuò)誤;若繼續(xù)搖動(dòng)把手,兩臂間的夾角減小,而合力不變,故兩分力減小,即兩臂受到的壓力減小,C錯(cuò)誤,D正確。
答案: D
13.(2018·洛陽模擬)如圖所示為緩慢關(guān)門時(shí)(圖中箭頭方向)門鎖的示意圖,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)(sin
12、 37°=0.6,cos 37°=0.8),下列說法正確的是( )
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.關(guān)門時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力逐漸減小
D.關(guān)門時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力保持不變
解析:
鎖殼碰鎖舌的彈力分解如圖所示,其中F1=FNsin 37°,且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,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;關(guān)門時(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,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。
答案: A
14.(2018·陜西漢中二模)
近年來,智能手機(jī)的普及使“低頭族”應(yīng)運(yùn)而生。近日研究發(fā)現(xiàn),玩手機(jī)時(shí)
13、,就有可能讓頸椎承受多達(dá)60磅(約270 N)的重量。不當(dāng)?shù)淖藙?shì)與一系列健康問題存在關(guān)聯(lián),如背痛、體重增加、胃痛、偏頭痛和呼吸道疾病等,當(dāng)人體直立時(shí),頸椎所承受的壓力等于頭部的重量;但當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎受到的壓力會(huì)隨之變化。現(xiàn)將人低頭時(shí)頭頸部簡(jiǎn)化為如圖所示的模型:重心在頭部的P點(diǎn),頸椎OP(輕桿)可繞O轉(zhuǎn)動(dòng),人的頭部在頸椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下處于靜止。假設(shè)低頭時(shí)頸椎OP與豎直方向的夾角為45°,PA與豎直方向的夾角為60°,此時(shí)頸椎受到的壓力約為直立時(shí)頸椎受到的壓力的(≈1.414,≈1.732)( )
A.4.2倍 B.3.3倍
C.2.8倍 D.2.0倍
解析: 設(shè)頭部的質(zhì)量為m,當(dāng)人體直立時(shí),頸椎所受的壓力F=mg;當(dāng)?shù)皖^時(shí),設(shè)頸椎所受到的壓力為F1,以P點(diǎn)為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,由正弦定理得=,解得F1≈3.3F,選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
答案: B
8