2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip,2018,年高,物理,一輪,復(fù)習(xí),精講深剖,打包,29 專題2.2 力的合成分解、正交分解 （一）真題速遞 1.（2017·全國卷Ⅰ21）如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N，初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α(α>)．現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變，在OM由豎直被拉到水平的過程中(　　) 圖1 A．MN上的張力逐漸增大 B．MN上的張力先增大后減小 C．OM上的張力逐漸增大 D．OM上的張力先增大后減小 【答案】AD　 2.（2017·天津卷8）如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn)， 懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果只人為改變一個(gè)條件， 當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．繩的右端上移到b′，繩子拉力不變 B．將桿N向右移一些，繩子拉力變大 C．繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小 D．若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移 【答案】AB　 3.（2016·全國甲卷T14) 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】對(duì)O點(diǎn)受力分析如圖所示，F(xiàn)與T的變化情況如圖，由圖可知在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中，F(xiàn)逐漸變大，T逐漸變大，故選項(xiàng)A正確。 　 4.（2012·全國卷T16)如圖，一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為N1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計(jì)摩擦，在此過程中(　　) A.N1始終減小，N2始終增大 B.N1始終減小，N2始終減小 C.N1先增大后減小，N2始終減小 D.N1先增大后減小，N2先減小后增大 【答案】B 5．(2014·山東理綜14)如圖，用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡易秋千．某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長且懸掛點(diǎn)不變．木板靜止時(shí)，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小，則維修后(　　) A．F1不變，F(xiàn)2變大 B. F1不變，F(xiàn)2變小 C．F1變大，F(xiàn)2變大 D．F1變小，F(xiàn)2變小 【答案】A 【解析】木板靜止時(shí)受力情況如圖所示，設(shè)輕繩與豎直木板的夾角為θ，由平衡條件知， 合力F1＝0，故F1不變，F(xiàn)2＝，剪短輕繩后，θ增大，cos θ減小，F(xiàn)2增大，故A正確． 6．(2014·廣東理綜14)如圖所示，水平地而上堆放著原木，關(guān)于原木P在支撐點(diǎn)M、N處受力的方向，下列說法正確的是(　　) A．M處受到的支持力豎直向上 B．N處受到的支持力豎直向上 C．M處受到的靜摩擦力沿MN方向 D．N處受到的靜摩擦力沿水平方向 【答案】A　 7. (2015·廣東理綜，19)如圖所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平地面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長度不同，下列說法 正確的有(　　) A．三條繩中的張力都相等 B．桿對(duì)地面的壓力大于自身重力 C．繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零 D．繩子拉力的合力與桿的重力是一對(duì)平衡力 【答案】 BC 【解析】因三條繩長度不同，且彼此之間的夾角不確定，所以三條繩的張力大小不一定相等，但能確定三張力的合力方向?yàn)樨Q直向下，故A錯(cuò)誤；桿對(duì)地面的壓力大小數(shù)值上等于桿的重力與三條繩拉力的豎直向下的分力之和，故B正確；由于桿豎直，繩子對(duì)桿的拉力在水平方向上的合力等零，故C正確；繩子拉力的合力方向與桿的重力方向均豎直向下，故兩者不是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤． 8． (2016·全國乙卷T19)如圖，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO′懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，則(　　) A．繩OO′的張力也在一定范圍內(nèi)變化 B．物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化 C．連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化 D．物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化 【答案】BD 9． (2016·全國丙卷T17)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 10．(2015·山東理綜，16)如圖，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑．已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．A與B的質(zhì)量之比為(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】對(duì)物體A、B整體在水平方向上有F＝μ2(mA＋mB)g；對(duì)物體B在豎直方向上有μ1F＝mBg；聯(lián)立解得：＝，選項(xiàng)B正確． （二）考綱解讀 主題 內(nèi)容 要求 說明 相互作用 力的合成和分解 共點(diǎn)力的平衡 Ⅱ Ⅱ 本講共包含兩個(gè)二級(jí)考點(diǎn)，這也是高考中重點(diǎn)考察的方向，高考中多以動(dòng)態(tài)分析、連接體受力等形式進(jìn)行考查，能力要求有時(shí)候是相對(duì)簡單的選擇題，有時(shí)候是相對(duì)困難的選擇試題。 （三）考點(diǎn)精講 考向一　共點(diǎn)力的合成 1．合力的大小范圍 (1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成：|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，即兩個(gè)力大小不變時(shí)，其合力隨夾角的增大而減小，當(dāng)兩力反向時(shí)，合力最?。划?dāng)兩力同向時(shí)，合力最大． (2)三個(gè)共點(diǎn)力的合成． ①最大值：三個(gè)力共線且同向時(shí)，其合力最大，為F1＋F2＋F3. ②最小值：任取兩個(gè)力，求出其合力的范圍，如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi)，則三個(gè)力的合力的最小值為零，如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi)，則合力的最小值為最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)較小的力的大小之和． 2．共點(diǎn)力合成的方法 (1)作圖法． (2)計(jì)算法． 3．幾種特殊情況的共點(diǎn)力的合成 類型 作圖 合力的計(jì)算 互相垂直 F＝ tan θ＝ 兩力等大，夾角θ F＝2F1cos F與F1夾角為 兩力等大且夾角120° 合力與分力等大 【例1】一物體靜止于水平桌面上，兩者之間的最大靜摩擦力為5 N，現(xiàn)將水平面內(nèi)三個(gè)力同時(shí)作用于物體的同一點(diǎn)，三個(gè)力的大小分別為2 N、2 N、3 N．下列關(guān)于物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是(　　) A．物體所受靜摩擦力可能為2 N B．物體所受靜摩擦力可能為4 N C．物體可能仍保持靜止 D．物體一定被拉動(dòng) 關(guān)鍵詞①靜止于水平桌面上；②最大靜摩擦力為5 N. 【答案】ABC 跟蹤練習(xí) 1．小娟、小明兩人共提一桶水勻速前行，如圖3所示，已知兩人手臂上的拉力大小相等且為F，兩個(gè)手臂間的夾角為θ，水和水桶的總重力為G，則下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．當(dāng)θ為120°時(shí)，F(xiàn)＝ B．不管θ為何值，F(xiàn)＝ C．當(dāng)θ＝0°時(shí)，F(xiàn)＝ D．θ越大時(shí)F越小 【答案】C 2．如圖4所示，體操吊環(huán)運(yùn)動(dòng)有一個(gè)高難度的動(dòng)作就是先雙手撐住吊環(huán)(圖甲)，然后身體下移，雙臂緩慢張開到圖乙位置，則在此過程中，吊環(huán)的兩根繩的拉力FT(兩個(gè)拉力大小相等)及它們的合力F的大小變化情況為(　　) 圖4 A．FT減小，F(xiàn)不變 B．FT增大，F(xiàn)不變 C．FT增大，F(xiàn)減小 D．FT增大，F(xiàn)增大 【答案】B 【解析】吊環(huán)的兩根繩的拉力的合力與運(yùn)動(dòng)員重力大小相等，即兩繩拉力的合力F不變．在合力不變的情況下，兩分力之間夾角越大，分力就越大，由甲圖到乙圖的過程是兩分力間夾角增大的過程，所以FT增大，選項(xiàng)B正確． 3.水平橫梁一端插在墻壁內(nèi)，另一端裝小滑輪且一輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m＝10 kg的重物，∠CBA＝30°.如圖5所示，則滑輪受到繩子的作用力為(g取10 m/s2)(　　) 圖5 A．50 N　　　　　　　 B．50 N C．100 N D．100 N 【答案】C 【解析】滑輪收到的力夾角為120°，合力與分力大小相等。 考向二　力分解的兩種常用方法 1．效果分解法 按力的作用效果分解(思路圖) 2．正交分解法 (1)定義：將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法． (2)建立坐標(biāo)軸的原則：一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，在靜力學(xué)中，以少分解力和容易分解力為原則(使盡量多的力分布在坐標(biāo)軸上)；在動(dòng)力學(xué)中，往往以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系． (3)方法：物體受到多個(gè)力F1、F2、F3、…作用，求合力F時(shí)，可把各力向相互垂直的x軸、y軸分解． x軸上的合力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋… y軸上的合力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋… 合力大小F＝ 合力方向：與x軸夾角為θ，則tan θ＝. 【例2】如圖6所示，墻上有兩個(gè)釘子a和b，它們的連線與水平方向的夾角為45°，兩者的高度差為l.一條不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定于a點(diǎn)，另一端跨過光滑釘子b懸掛一質(zhì)量為m1的重物．在繩上距a端的c點(diǎn)有一固定繩圈．若繩圈上懸掛質(zhì)量為m2的鉤碼，平衡后繩的ac段正好水平，則重物和鉤碼的質(zhì)量比為(　　) 圖6 A. B．2 C. D. 關(guān)鍵詞①一條不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩；②平衡后繩的ac段正好水平． 【答案】C 衡得m1gcos θ＝m2g；由幾何關(guān)系得cos θ＝，聯(lián)立解得＝. 跟蹤練習(xí) 4．已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為50 N，分力F1的方向與合力F的方向成30°角，分力F2的大小為30 N．則(　　) A．F1的大小是唯一的 B．F2的方向是唯一的 C．F2有兩個(gè)可能的方向 D．F2可取任意方向 【答案】C 5.如圖7所示，兩輕彈簧a、b懸掛一小鐵球處于平衡狀態(tài)，a彈簧與豎直方向成30°角，b彈簧水平，a、b的勁度系數(shù)分別為k1、k2，則a、b兩彈簧的伸長量x1與x2之比為(　　) 圖7 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】如圖所示，將彈簧a的彈力沿水平和豎直方向分解，則FTacos 30°＝mg，F(xiàn)Tasin 30°＝FTb，結(jié)合胡克定律可求得a、b兩彈簧的伸長量之比為，A正確． 6．如圖8所示，B和C兩個(gè)小球均重為G，用輕繩懸掛而分別靜止于圖示位置上，試求： 圖8 (1)AB和CD兩根細(xì)繩的拉力分別為多大？ (2)繩BC與豎直方向的夾角θ是多少？ 【答案】(1)G　G　(2)60° 考向三　合成與分解方法的實(shí)例分析 【例3】刀、斧、鑿等切削工具的刃部叫做劈，如圖9是斧頭劈木柴的示意圖．劈的縱截面是一個(gè)等腰三角形，使用劈的時(shí)候，垂直劈背加一個(gè)力F，這個(gè)力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果，使劈的兩個(gè)側(cè)面推壓木柴，把木柴劈開．設(shè)劈背的寬度為d，劈的側(cè)面長為l，不計(jì)斧頭的自身重力，則劈的側(cè)面推壓木柴的力約為(　　) 圖9 A.F B.F C.F D.F 關(guān)鍵詞：這個(gè)力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果，使劈的兩個(gè)側(cè)面推壓木柴． 【答案】B 【解析】斧頭劈木柴時(shí)，設(shè)兩側(cè)面推壓木柴的力分別為F1、F2且F1＝F2，利用幾何三角形與力的三角形相似有 ＝，得推壓木柴的力F1＝F2＝F，所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 跟蹤練習(xí) 7．(多選)生活中拉鏈在很多衣服上得到應(yīng)用，圖10是衣服上拉鏈的一部分，當(dāng)我們把拉鏈拉開的時(shí)候，拉頭與拉鏈接觸處呈三角形，使很難直接分開的拉鏈很容易地拉開，關(guān)于其中的物理原理，以下說法正確的是(　　) 圖10 A．拉開拉鏈的時(shí)候，三角形的物體增大了拉拉鏈的拉力 B．拉開拉鏈的時(shí)候，三角形的物體將拉力分解為兩個(gè)較大的分力 C．拉開拉鏈的時(shí)候，三角形的物體將拉力分解為方向不同的兩個(gè)分力 D．以上說法都不正確 【答案】BC 8．(多選)如圖11所示，在夜光風(fēng)箏比賽現(xiàn)場(chǎng)，某段時(shí)間內(nèi)某小賽手和風(fēng)箏均保持靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)風(fēng)箏平面與水平面夾角為30°，風(fēng)箏的質(zhì)量為m＝1 kg，輕質(zhì)細(xì)線中的張力為FT＝10 N，該同學(xué)的質(zhì)量為M＝29 kg，則以下說法正確的是(風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力認(rèn)為與風(fēng)箏平面垂直，g取10 m/s2)(　　) 圖11 A．風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力為10 N B．細(xì)線與水平面的夾角為30° C．人對(duì)地面的摩擦力方向水平向左 D．人對(duì)地面的壓力大小等于人和風(fēng)箏整體的重力，即300 N 【答案】AB 【解析】對(duì)風(fēng)箏進(jìn)行受力分析如圖所示，將所有的力沿風(fēng)箏和垂直于風(fēng)箏進(jìn)行正交分解，則FTcos θ＝mgcos 60°，F(xiàn)Tsin θ＋mgsin 60°＝F，解得θ＝60°，F(xiàn)＝10 N，細(xì)線與風(fēng)箏成60°角，也就是與水平成30°角，A、B正確；將風(fēng)箏和人視為一個(gè)整體，由于受風(fēng)力向右上方，因此地面對(duì)人的摩擦力水平向左，根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)地面的摩擦力水平向右，C錯(cuò)誤；由于細(xì)線對(duì)人有向上的拉力，因此人對(duì)地面的壓力小于人的重力290 N，D錯(cuò)誤． 摩擦與自鎖現(xiàn)象 1．力學(xué)中有一類現(xiàn)象，當(dāng)物體的某一物理量滿足一定條件時(shí)，無論施以多大的力都不可能讓它與另一個(gè)物體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物理上稱這種現(xiàn)象為“自鎖”．生活中存在大量的自鎖現(xiàn)象，例如維修汽車時(shí)所用的千斤頂就是根據(jù)自鎖原理設(shè)計(jì)的． 2．摩擦自鎖現(xiàn)象是指當(dāng)主動(dòng)力合力的作用線位于摩擦角以內(nèi)時(shí)，無論主動(dòng)力合力多大，約束力都可與之平衡．摩擦自鎖在生活中也大量的存在，并起著相當(dāng)大的作用． 3．最大靜摩擦力Ffm與接觸面的正壓力FN之間的數(shù)量關(guān)系為Ffm＝μFN.其中，靜摩擦系數(shù)μ取決于相互接觸的兩物體表面的材料性質(zhì)及表面狀況． 如圖12，質(zhì)量為m的物塊靜止于斜面上，逐漸增大斜面的傾角θ，直到θ等于某特定值φ時(shí)，物塊達(dá)到“欲動(dòng)未動(dòng)”的臨界狀態(tài)，此時(shí)的摩擦力為最大靜摩擦力，物塊m的平衡方程為FN－Gcos φ＝0，F(xiàn)fm－Gsin φ＝0.又Ffm＝μFN，解得μ＝tan φ，φ稱為摩擦角，只與靜摩擦系數(shù)μ有關(guān)．顯然，當(dāng)θ≤φ時(shí)，物塊保持靜止．此時(shí)如果在物塊上施加豎直方向的壓力F，不管F有多大，物塊都不會(huì)下滑．我們稱θ≤φ為物塊的自鎖條件．這一特性廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中． 圖12 【例4】　拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具(如圖13)．設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m，拖桿質(zhì)量可忽略；拖把頭與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù)μ，重力加速度為g.某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時(shí)，沿拖桿方向推拖把，拖桿與豎直方向的夾角為θ. 圖13 (1)若拖把頭在地板上勻速移動(dòng)，求推拖把的力的大?。? (2)設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運(yùn)動(dòng)的水平推力與此時(shí)地板對(duì)拖把的正壓力的比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力有多大，都不可能使拖把從靜止開始運(yùn)動(dòng)．求這一臨界角的正切tan θ0. 【答案】(1)mg　(2)tan θ0＝λ 止開始運(yùn)動(dòng)“的含義，分析不出臨界條件而出錯(cuò)．拖把無法從靜止開始運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿足Fsin θ≤λFN. （四）知識(shí)還原 一、力的合成 1．合力與分力 (1)定義：如果幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與一個(gè)力的作用效果相同，這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力叫做這一個(gè)力的分力． (2)關(guān)系：合力與分力是等效替代關(guān)系． 2．力的合成 (1)定義：求幾個(gè)力的合力的過程． (2)運(yùn)算法則 ①平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的分力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向．如圖1甲，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為合力． 圖1 ②三角形定則：把兩個(gè)矢量的首尾順次連接起來，第一個(gè)矢量的首到第二個(gè)矢量的尾的有向線段為合矢量．如圖乙，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為合力． 深度思考　判斷下列說法是否正確． (1)兩個(gè)力的合力一定大于任一個(gè)分力．(×) (2)合力與分力是等效替代關(guān)系，因此受力分析時(shí)不能重復(fù)分析．(√) (3)1 N和2 N的合力一定等于3 N．(×) (4)合力可能大于每一個(gè)分力，也可能小于每一個(gè)分力，還可能大于一個(gè)分力而小于另一個(gè)分力．(√) 二、力的分解 1．定義：求一個(gè)力的分力的過程．力的分解是力的合成的逆運(yùn)算． 2．遵循的原則 (1)平行四邊形定則．(2)三角形定則． 3．分解方法 (1)效果分解法．如圖2所示，物體的重力G的兩個(gè)作用效果，一是使物體沿斜面下滑，二是使物體壓緊斜面，這兩個(gè)分力與合力間遵循平行四邊形定則，其大小分別為G1＝Gsin θ，G2＝Gcos θ. 圖2 (2)正交分解法． 三、矢量和標(biāo)量 1．矢量：既有大小又有方向的物理量，疊加時(shí)遵循平行四邊形定則，如速度、力等． 2．標(biāo)量：只有大小沒有方向的物理量，求和時(shí)按代數(shù)法則相加，如路程、速率等． 基礎(chǔ)知識(shí)自測(cè) 1．下列各組物理量中全部是矢量的是(　　) A．位移、速度、加速度、力 B．位移、時(shí)間、速度、路程 C．力、位移、速率、加速度 D．速度、加速度、力、路程 【答案】A 【解析】根據(jù)矢量的定義知A正確 2．(多選)關(guān)于幾個(gè)力及其合力，下列說法正確的是(　　) A．合力的作用效果跟原來幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同 B．合力與原來那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上 C．合力的作用可以替代原來那幾個(gè)力的作用 D．求幾個(gè)力的合力遵守平行四邊形定則 【答案】ACD 【解析】合力與分力作用效果相同 18