高考物理一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練第2章第2講力的合成和分解

第二章第2講知識(shí)鞏固練習(xí)1．如圖所示，一幼兒園小朋友在水平桌面上將a、b、c三個(gè)形狀不規(guī)則的石塊成功疊放在一起，受到了老師的表?yè)P(yáng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．c受到水平桌面向左的摩擦力B．c對(duì)b的作用力方向一定豎直向上C．b對(duì)a的支持力大小一定等于a受到的重力D．b對(duì)a的支持力與a受到的重力一定是一對(duì)平衡力【答案】B【解析】以三個(gè)物體組成的整體為研究對(duì)象，整體只受到重力和桌面的支持力，水平方向不受摩擦力，故A錯(cuò)誤；選取a、b作為整體研究，根據(jù)平衡條件，則石塊c對(duì)b的作用力與整體的重力平衡，則石塊c對(duì)b的作用力一定豎直向上，故B正確；石塊b對(duì)a的支持力與其對(duì)a的靜摩擦力的合力，跟a受到的重力是平衡力，則b對(duì)a的支持力和靜摩擦力的合力方向豎直向上，支持力的方向不是豎直向上，也不等于a的重力，故C、D錯(cuò)誤．2．如圖所示，天鵝、大蝦和梭魚(yú)一起想把一輛大車(chē)在水平面上拖著跑，它們都給自己上了套，天鵝伸著脖子要往云里鉆，大蝦弓著腰兒使勁往前拉，梭魚(yú)拼命地向水里跳，它們都在盡力地拉，結(jié)果大車(chē)卻一動(dòng)不動(dòng)．則下列說(shuō)法正確的是()A．大蝦和梭魚(yú)對(duì)大車(chē)的拉力的合力一定比天鵝的拉力大B．它們?nèi)呃Φ暮狭εc大車(chē)所受的重力一定平衡C．大車(chē)對(duì)地面的壓力可能比重力大D．大車(chē)所受摩擦力大于其他所有力對(duì)大車(chē)的合力【答案】C【解析】車(chē)本身有重力的作用，大蝦和梭魚(yú)對(duì)大車(chē)的拉力的合力可以比天鵝的拉力小，A錯(cuò)誤；大車(chē)可能受到地面的支持力的作用，所以它們?nèi)呃Φ暮狭εc大車(chē)所受的重力可以不平衡，B錯(cuò)誤；當(dāng)梭魚(yú)對(duì)大車(chē)的拉力在豎直方向上的分力大于天鵝對(duì)大車(chē)的拉力在豎直方向上的分力時(shí)，大車(chē)對(duì)地面的壓力就會(huì)比重力大，C正確；大車(chē)靜止不動(dòng)合力為零，所以大車(chē)所受摩擦力與其他所有力對(duì)大車(chē)的合力大小相等，方向相反，D錯(cuò)誤．3．(多選)(2021年德州質(zhì)檢)如圖所示，形狀和質(zhì)量完全相同的兩個(gè)小球a、b靠在一起，表面光滑，重力為G，其中b的下半部分剛好固定在水平面MN的下方，上邊露出另一半，a靜止在平面上．現(xiàn)過(guò)a的軸心施加一水平作用力F，可緩慢地將a拉離平面一直滑到b的頂端，對(duì)該過(guò)程分析，則應(yīng)有()A．拉力F先增大后減小，最大值是GB．開(kāi)始時(shí)拉力F最大為eq\r(3)G，以后逐漸減小為0C．a(chǎn)、b間的壓力開(kāi)始最大為2G，而后逐漸減小到D．a(chǎn)、b間的壓力由0逐漸增大，最大為G【答案】BC【解析】據(jù)力的三角形定則可知，小球a初狀態(tài)時(shí)，受到的支持力N＝eq\f(G,sin30°)＝2G，拉力F＝Ncos30°＝eq\r(3)G．當(dāng)小球a緩慢滑動(dòng)時(shí)，θ增大，拉力F＝Gcotθ，所以F減??；當(dāng)小球a滑到小球b的頂端時(shí)小球a還是平衡狀態(tài)，此時(shí)它受到的拉力必定為0，故A錯(cuò)誤，B正確．小球a受到的支持力由N＝eq\f(G,sinθ)可知，θ增大而支持力減小，滑到b球的頂端時(shí)由于小球處于平衡狀態(tài)，支持力N＝G，故a、b間的壓力開(kāi)始最大為2G，而后逐漸減小到G，故C正確，D錯(cuò)誤．4．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．則A與B的質(zhì)量之比為()A．eq\f(1,μ1μ2) B．eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)C．eq\f(1＋μ1μ2,μ1μ2) D．eq\f(2＋μ1μ2,μ1μ2)【答案】B【解析】B剛好不下滑，說(shuō)明B的重力等于最大靜摩擦力，即mBg＝μ1F．A恰好不滑動(dòng)，視A、B為一個(gè)整體，水平力等于整體的最大靜摩擦力，即F＝μ2(mA＋mB)g．聯(lián)立兩式可解得eq\f(mA,mB)＝eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)．故B正確．5．(2021屆山東名校一模)如圖，在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用，F(xiàn)平行于斜面向上，若物塊質(zhì)量為6kg，斜面傾角為37°，動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，物塊在斜面上保持靜止，已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取g＝10m/s2，cos37°＝0.8，sin37°＝0.6，A．10N B．20NC．0N D．62N【答案】B【解析】當(dāng)物體受到的摩擦力沿斜面向上時(shí)，由共點(diǎn)力平衡可知mgsin37°－μmgcos37°－F＝0，解得F＝mgsin37°－μmgcos37°＝12N．當(dāng)物體受到的摩擦力沿斜面向下時(shí)，由共點(diǎn)力平衡可知mgsin37°＋μmgcos37°－F′＝0，解得F′＝mgsin37°＋μmgcos37°＝60N．故施加的外力F范圍為12N≤F≤60N，B正確．6．如圖所示，橡皮筋一端固定，用力F1和F2共同作用于橡皮筋的另一端，使之伸長(zhǎng)到點(diǎn)O，這時(shí)力F1和F2與橡皮筋之間的夾角分別為α、β，現(xiàn)保持橡皮筋的位置不變，力F2的大小保持不變，而使力F2逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)某一角度(小于β)則可能需要()A．增大F1的同時(shí)，增大α角 B．增大F1的同時(shí)，α角不變C．增大F1的同時(shí)，減小α角 D．減小F1的同時(shí)，減小α角【答案】A【解析】以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，F(xiàn)1和F2的合力不變，而力F2的大小保持不變，使力F2逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)某一角度(小于β)，各力變化如圖所示．由圖可知，F(xiàn)1的大小變大，夾角α增大，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．7．(多選)如圖所示，一個(gè)“房子”形狀的鐵制音樂(lè)盒靜止在水平面上，一個(gè)塑料殼里面裝有一個(gè)正方形強(qiáng)磁鐵，吸附在“房子”的頂棚斜面上，保持靜止?fàn)顟B(tài)．已知頂棚斜面與水平面的夾角為θ，塑料殼和磁鐵的總質(zhì)量為m，塑料殼和頂棚斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則以下說(shuō)法正確的是()A．塑料殼對(duì)頂棚斜面的壓力大小為mgcosθB．頂棚斜面對(duì)塑料殼的摩擦力大小一定為μmgcosθC．將塑料殼與磁鐵看作一個(gè)整體，頂棚斜面對(duì)它的支持力、吸引力和摩擦力的合力等于mgD．磁鐵的磁性若瞬間消失，塑料殼不一定會(huì)往下滑動(dòng)【答案】CD【解析】將塑料殼和圓柱形磁鐵當(dāng)作整體進(jìn)行受力分析，它受重力、支持力(垂直斜面向上)、沿斜面向上的摩擦力、頂棚對(duì)圓柱形磁鐵的吸引力而處于平衡狀態(tài)，則塑料殼對(duì)頂棚斜面的壓力大于mgcosθ，A錯(cuò)誤；頂棚斜面對(duì)塑料殼的摩擦力大小等于mgsinθ，B錯(cuò)誤；將塑料殼和磁鐵看作一個(gè)整體，頂棚斜面對(duì)它的支持力、吸引力和摩擦力三者的合力大小等于mg，C正確；當(dāng)磁鐵的磁性消失時(shí)，最大靜摩擦力大小發(fā)生變化，但合力可能為零，可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則塑料殼不一定會(huì)往下滑動(dòng)，D正確．綜合提升練習(xí)8．(多選)(2021屆南昌名校期末)兩個(gè)中間有孔、質(zhì)量為M的小球A、B用一輕彈簧相連，套在水平光滑的橫桿上．兩個(gè)小球下面分別連一輕彈簧．兩輕彈簧下端系在一質(zhì)量為m的小球C上，如圖所示．已知三根輕彈簧的勁度系數(shù)都為k，三根輕彈簧剛好構(gòu)成一等邊三角形．下列說(shuō)法正確的是()A．水平橫桿對(duì)質(zhì)量為M的小球的支持力為Mg＋mgB．連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的彈力為eq\f(mg,3)C．連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的伸長(zhǎng)量為eq\f(\r(3),3k)mgD．套在水平光滑橫桿上的輕彈簧的形變量為eq\f(\r(3),6k)mg【答案】CD【解析】先將三個(gè)小球當(dāng)作整體，在豎直方向，整體受到兩個(gè)力作用：豎直向下的重力、豎直向上的支持力，其大小為FN＝(2M＋m)g，則eq\f(FN,2)是水平橫桿對(duì)質(zhì)量為M的小球的支持力，A錯(cuò)誤；以C為研究對(duì)象，受到的彈力為F，則有2Fcos30°＝mg，F(xiàn)＝eq\f(mg,2cos30°)＝eq\f(\r(3)mg,3)，B錯(cuò)誤；連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的伸長(zhǎng)量為Δx＝eq\f(\r(3)mg,3k)，C正確；對(duì)M進(jìn)行受力分析，在水平方向，設(shè)連接M的彈簧所受的彈力為F′，有F′＝Fcos60°，則kx′＝eq\f(1,2)F，得x′＝eq\f(\r(3)mg,6k)，D正確．9．(多選)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(zhǎng)度不同，下列說(shuō)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】由于三條繩子的長(zhǎng)度不同，繩子與豎直方向的夾角不同，故繩中的張力也不相等，A錯(cuò)誤；三條繩子對(duì)桿的拉力都有豎直向下的分力，分別設(shè)為T(mén)1y、T2y、T3y，桿的重力設(shè)為G，地面對(duì)桿的支持力設(shè)為N支，由平衡條件知，N支＝T1y＋T2y＋T3y＋G＞G，再根據(jù)牛頓第三定律，桿對(duì)地面的壓力N壓＝N支＞G，故B正確；桿受到三條繩子的拉力在水平方向的分力分別為T(mén)1x、T2x、T3x，三個(gè)力平衡，合力為零，C正確；繩子對(duì)桿的拉力的合力即為拉力在豎直方向分力的合力，方向豎直向下，與重力的方向相同，故與重力不可能是一對(duì)平衡力，D錯(cuò)誤．10．(多選)(2021年成都質(zhì)檢)如圖所示，兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球a和b，用質(zhì)量可忽略的剛性細(xì)桿相連并放置在光滑的半球面內(nèi)．已知細(xì)桿長(zhǎng)度是球面半徑的eq\r(2)倍，當(dāng)兩球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，細(xì)桿與水平面的夾角θ＝15°，則()A．桿對(duì)a、b球作用力大小相等且方向沿桿方向B．小球a和b的質(zhì)量之比為eq\r(2)∶1C．小球a和b的質(zhì)量之比為eq\r(3)∶2D．半球面對(duì)a、b球的彈力之比為eq\r(3)∶1【答案】AD【解析】對(duì)輕桿，受到兩個(gè)球的彈力是一對(duì)平衡力，根據(jù)牛頓第三定律可得，桿對(duì)a、b兩球的作用力大小相等，且方向沿桿方向，A正確；a、b兩球受力情況如圖所示，過(guò)O作豎直線交ab于c點(diǎn)，設(shè)球面半徑為R，則△Oac與左側(cè)力的三角形相似，△Obc與右側(cè)力的三角形相似，由幾何關(guān)系可得eq\f(mag,Oc)＝eq\f(T,ac)，eq\f(mbg,Oc)＝eq\f(T,bc)，即eq\f(ma,mb)＝eq\f(bc,ac)，由題可知，細(xì)桿長(zhǎng)度是球面半徑的eq\r(2)倍，根據(jù)幾何關(guān)系可得α＝45°，由于△acf∽△bce，則eq\f(bc,ac)＝eq\f(be,af)＝eq\f(Rsin60°,Rsin30°)＝eq\f(\r(3),1)，則eq\f(ma,mb)＝eq\f(bc,ac)＝eq\f(\r(3),1)，B、C錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可得eq\f(Na,Oa)＝eq\f(T,ac)，eq\f(Nb,Ob)＝eq\f(T,bc)，解得eq\f(Na,Nb)＝eq\f(bc,ac)＝eq\f(\r(3),1)，D正確．11．如圖所示，AC和BC兩輕繩共同懸掛一質(zhì)量為m的物體，若保持AC繩的方向不變，AC與豎直方向的夾角為60°，改變BC繩的方向，求：(1)物體達(dá)到平衡時(shí)，θ角的取值范圍．(2)θ在0°～90°的范圍內(nèi)，求BC繩上拉力的最大值和最小值．【答案】(1)0°≤θ＜120°(2)eq\r(3)mgeq\f(\r(3),2)mg【解