高中物理一輪復(fù)習(xí)配餐作業(yè)5力的合成與分解

配餐作業(yè)(五)力的合成與分解eq\a\vs4\al(??)見學(xué)生用書P317A組·基礎(chǔ)鞏固題1．如圖所示，AB是半圓的直徑，O為圓心，P點(diǎn)是圓上的一點(diǎn)，在P點(diǎn)作用了三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3。若F2的大小已知，則這三個(gè)力的合力為()A．F2B．2F2C．3F解析以F1、F3為鄰邊作平行四邊形，由幾何特征，可知平行四邊形是矩形，則合力F13＝2F2，故F1、F2、F3的合力F＝3F答案C2．如圖所示，兩繩相交于O點(diǎn)，繩與繩，繩與天花板間夾角大小如圖，現(xiàn)用一力F作用于O點(diǎn)，F(xiàn)與右繩間夾角為α，保持F的大小不變，改變α角的大小，忽略繩本身的重力，則下述哪種情況下，兩繩所受的張力相等()A．α＝135° B．α＝150°C．α＝120° D．α＝90°解析點(diǎn)O受三個(gè)拉力，由于兩繩所受的張力相等，故根據(jù)平行四邊形定則可以得到兩繩拉力的合力在其角平分線上，而其必定與第三個(gè)力F平衡，即與F等值、反向、共線，故拉力F在兩繩夾角平分線的反向延長線上，根據(jù)幾何關(guān)系，α＝135°，故選A項(xiàng)。答案A3．如圖所示是轎車常用的千斤頂，當(dāng)搖動把手時(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)汽車對千斤頂?shù)膲毫?.0×105N，此時(shí)千斤頂兩臂間的夾角為120°。下列判斷正確的是()A．此時(shí)千斤頂每臂受到的壓力大小均為5.0×104NB．此時(shí)千斤頂對汽車的支持力為1.0×104NC．若繼續(xù)搖動把手，將汽車頂起，千斤頂每臂受到的壓力將增大D．若繼續(xù)搖動把手，將汽車頂起，千斤頂每臂受到的壓力將減小解析車輪剛被頂起時(shí)，千斤頂兩臂支持力的合力為千斤頂對汽車的支持力，等于汽車對千斤頂?shù)膲毫?，大小?.0×105N，B項(xiàng)錯誤；兩臂夾角為120°，由力的合成可知千斤頂每臂受到的壓力為1.0×105N，A項(xiàng)錯誤；繼續(xù)搖動把手，將汽車頂起，千斤頂兩臂夾角減小，每臂受到的壓力減小，D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤。答案D4．(多選)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24N，鎖舌表面較光滑，摩擦不計(jì)(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，下列說法正確的是()A．此時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力為40NB．此時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力為30NC．關(guān)門時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力逐漸增大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＝Nsin37°，且此時(shí)F1大小等于彈簧的彈力24N，解得鎖殼碰鎖舌的彈力為40N，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；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，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。答案AC5．如圖所示，一豎直擋板固定在水平地面上，圖甲用一斜面將一質(zhì)量為M的光滑球頂起，圖乙用一eq\f(1,4)圓柱體將同一光滑球頂起；當(dāng)斜面或eq\f(1,4)圓柱體緩慢向右推動的過程中，關(guān)于兩種情況下?lián)醢逅艿膲毫?，下列說法正確的是()A．兩種情況下?lián)醢逅艿膲毫Χ疾蛔傿．兩種情況下?lián)醢逅艿膲毫Χ荚龃驝．圖甲中擋板所受的壓力不變，圖乙中擋板所受的壓力減小D．圖甲中擋板所受的壓力不變，圖乙中擋板所受的壓力先減小后增大解析選球?yàn)檠芯繉ο?，圖甲中，球受重力、擋板的彈力、斜面的支持力，由于緩慢向右推動的過程中，各力的方向不變，重力不變，所以擋板的彈力、斜面的支持力大小均不變，由牛頓第三定律知擋板所受壓力也不變，B項(xiàng)錯誤；圖乙中球受重力、擋板的彈力、eq\f(1,4)圓柱體的支持力，由于緩慢向右推動的過程中，eq\f(1,4)圓柱體支持力與豎直方向的夾角減小(示意圖如圖)，擋板的彈力方向不變，重力不變，因此擋板的彈力減小，擋板所受的壓力也減小，C項(xiàng)正確，A、D項(xiàng)錯誤。答案C6.兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，如圖所示，OA、OB與水平面的夾角分別為30°、60°，M、m均處于靜止?fàn)顟B(tài)。則()A．繩OA對M的拉力大于繩OB對M的拉力B．繩OA對M的拉力等于繩OB對M的拉力C．m受到水平面的靜摩擦力大小為零D．m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左解析取O點(diǎn)為研究對象進(jìn)行受力分析，如圖，TA＜TB，再對物體m進(jìn)行受力分析知，m受水平面的靜摩擦力的方向水平向左，D項(xiàng)正確。答案D7．風(fēng)洞是進(jìn)行空氣動力學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種重要設(shè)備。一次檢驗(yàn)飛機(jī)性能的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示，AB代表飛機(jī)模型的截面，OL是拉住飛機(jī)模型的繩。已知飛機(jī)模型重為G，當(dāng)飛機(jī)模型靜止在空中時(shí)，繩恰好水平，此時(shí)飛機(jī)模型截面與水平面的夾角為θ，則作用于飛機(jī)模型上的風(fēng)力大小為()A.eq\f(G,cosθ)B．GcosθC.eq\f(G,sinθ)D．Gsinθ解析作用于飛機(jī)模型上的風(fēng)力F的方向垂直于AB向上，由平衡條件可知，風(fēng)力F在豎直方向的分力與飛機(jī)模型重力G平衡，即Fcosθ＝G，解得F＝eq\f(G,cosθ)，A項(xiàng)正確。答案A8.如圖所示，A、B都是重物，A被繞過小滑輪P的細(xì)線懸掛著，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′是三根線的結(jié)點(diǎn)，bO′水平拉著B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)裝置處于平衡狀態(tài)。若懸掛小滑輪的斜線OP的張力大小是20eq\r(3)N，g取10m/s2，則下列說法錯誤的是()A．彈簧的彈力為10NB．重物A的質(zhì)量為2kgC．桌面對B物體的摩擦力為10eq\r(3)ND．OP與豎直方向的夾角為60°解析O′a與aA兩細(xì)線拉力的合力與OP線的張力大小相等。由幾何知識可知FO′a＝FaA＝20N，且斜線OP與豎直方向的夾角為30°，D項(xiàng)錯誤；重物A的重力GA＝FaA，所以mA＝2kg，B項(xiàng)正確；桌面對B的摩擦力f＝FO′b＝FO′acos30°＝10eq\r(3)N，C項(xiàng)正確；彈簧的彈力F彈＝FO′asin30°＝10N，故A項(xiàng)正確。答案D

B組·能力提升題9．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，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越小，滑塊對地面的壓力越大B．當(dāng)m一定時(shí)，θ越大，輕桿受力越小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，可懸掛重物C的質(zhì)量m越大解析對ABC整體分析可知，對地壓力為N＝(2M＋m)g，與θ無關(guān)，故A項(xiàng)錯誤；將C的重力按作用效果分解，如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則有F1＝F2＝eq\f(mg,2sinθ)，故m一定時(shí)，θ越大，輕桿受力越小，故B項(xiàng)正確；對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＝F1cosθ＝eq\f(mg,2tanθ)，與M無關(guān)，故C項(xiàng)錯誤；只要動摩擦因數(shù)足夠大，即滿足F1cosθ≤μF1sinθ，不管M多大，M都不會滑動，所以可懸掛重物C的質(zhì)量大小與M無關(guān)，故D項(xiàng)錯誤。答案B10.(多選)如圖所示，物體G用兩根繩子懸掛，開始時(shí)繩OA水平，現(xiàn)將兩繩同時(shí)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90°，且保持兩繩之間的夾角α不變(α＞90°)，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)。在旋轉(zhuǎn)過程中，設(shè)繩OA的拉力為T1，繩OB的拉力為T2，則()A．T1先減小后增大 B．T1先增大后減小C．T2逐漸減小 D．T2最終變?yōu)榱憬馕鲆越Y(jié)點(diǎn)O為研究對象，分析受力情況，作出受力圖：豎直懸繩的拉力大小等于重力G、繩OA的拉力T1、繩OB的拉力T2，根據(jù)平衡條件得知：拉力T1和拉力T2的合力與重力G大小相等、方向相反，如圖。作出三個(gè)不同位置力的合成圖，由圖看出，T1先增大后減小，T2逐漸減小，最終減小到零，A項(xiàng)錯誤，BCD項(xiàng)正確。答案BCD11.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量為m1的小球套在豎直放置的光滑固定支架上，支架的夾角為120°，用輕繩將兩球與質(zhì)量為m2的小球連接，繩與桿構(gòu)成一個(gè)菱形，則m1∶m2為()A．1∶1 B．1∶2C．1∶eq\r(3) D.eq\r(3)∶2解析m1、m2小球受力分析如圖所示，對m2有：根據(jù)幾何知識得T＝m2對m1有：由平衡條件，在沿桿的方向有m1gsin30°＝Tsin30°，得T＝m1g，故可得m1∶m2＝1∶答案A12.(多選)如圖所示，將一根不可伸長、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)，一物體用動滑輪懸掛在繩子上，達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間夾角為θ1，繩子張力為F1；將繩子B端移至C點(diǎn)，等整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為θ2，繩子張力為F2；將繩子B端移至D點(diǎn)，待整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為θ3，繩子張力為F3，不計(jì)摩擦，則()A．θ1＝θ2＝θ3 B．θ1＝θ2＜θ3C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＜F3解析設(shè)繩子結(jié)點(diǎn)為O，對其受力分析，如圖當(dāng)繩子右端從B移動到C點(diǎn)時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系，有AOsineq\f(θ1,2)＋OBsineq\f(θ1,2)＝AC，同理有AO′sineq\f(θ2,2)＋O′Bsineq\f(θ2,2)＝AC，繩子長度不變，有AO＋OB＝AO′＋O′B，故θ1＝θ2。繩子的結(jié)點(diǎn)受重力和兩個(gè)繩子的拉力，由于繩子夾角不變，根據(jù)三力平衡可知，繩子拉力不變，即F1＝F2；繩子右端從B移動到D點(diǎn)時(shí)，繩子間夾角顯然變大，繩子的結(jié)點(diǎn)受重力和兩個(gè)繩子的拉力，再次根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得F1＜F3，故θ1＝θ2＜θ3，F(xiàn)1＝F2＜F3。答案BD13.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小環(huán)套在一水平放置的粗糙長桿上，兩根長度均為l的輕繩一端系在小環(huán)上，另一端系在質(zhì)量為M的木塊上，兩個(gè)小環(huán)之間的距離也為l，小環(huán)保持靜止。求：(1)小環(huán)對桿的壓力大小。(2)小環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)μ至少為多大。解析(1)設(shè)桿對環(huán)的彈力為N，對兩小環(huán)和木塊整體由平衡條件得2N－(M＋2m)gN＝eq\f(1,2)Mg＋mg。由牛頓第三定律得，小環(huán)對桿的壓力為N′＝eq\f(1,2)Mg＋mg。(2)對M由平衡條件得2Tcos30°－Mg＝0，小環(huán)剛好不滑動，此時(shí)小環(huán)受到的靜摩擦力達(dá)到最大值，則Tsin30°－μN(yùn)＝0，解得動摩擦因數(shù)μ至少為μ＝eq\f(\r(3)M,3M＋2m)。答案(1)eq\f(1,2)Mg＋mg(2)eq\f(\r(3)M,3M＋2m)14．兩個(gè)帶電小球A、B(可視為質(zhì)點(diǎn))通過絕緣的不可伸長的輕繩相連，若將輕繩的某點(diǎn)O固定在天花板上，平衡時(shí)兩個(gè)小球的連線恰好水平，且兩根懸線偏離豎直方向的夾角分別為30°和60°。如圖甲所示。若將輕繩跨接在豎直方向的光滑定滑輪(滑輪大小可不計(jì))兩端，調(diào)節(jié)兩球的位置能夠重新平衡，如圖乙所示，求：(1)兩個(gè)小球的質(zhì)量之比。(2)圖乙狀態(tài)，滑輪兩端的繩長O′A、O′B之比。解析(1)帶電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對任意一個(gè)帶點(diǎn)小球受力分析，受到重力、繩子的拉力T和庫侖力F，根據(jù)平衡條件得Tcosθ－mg＝0，Tsinθ－F＝0，解得mg＝eq\f(F,tanθ)，所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(tan6