2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用課時(shí)2力的合成與分解受力分析和物體的平衡課時(shí)訓(xùn)練含解析新人教版

PAGE8-課時(shí)2力的合成與分解受力分析和物體的平衡1.(2024·浙江6月學(xué)考)如圖所示是某幼兒園的一部直道滑梯,其滑道傾角為θ。一名質(zhì)量為m的幼兒在此滑道上勻速下滑。若不計(jì)空氣阻力,則該幼兒(A)A.所受摩擦力大小為mgsinθB.所受摩擦力大小為mgcosθC.對滑道壓力大小為mgsinθD.對滑道壓力大小為mgtanθ2.如圖是某街舞愛好者在水平面上靜止倒立的情景,則此街舞愛好者(A)A.手掌所受支持力大小等于人的重力B.手掌所受靜摩擦力方向向左C.手掌所受靜摩擦力方向向右D.重心在腰部某處解析:此街舞愛好者只受重力和水平面對手掌的支持力,且二力平衡,故重心應(yīng)在手掌正上方,A正確,B,C,D錯(cuò)誤。3.某校在水平直道實(shí)行托乒乓球徒步競賽。某同學(xué)將球置于球拍中心,保持球拍的傾角為θ0,球始終保持在球拍中心不動(dòng)。整個(gè)過程假設(shè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)至終點(diǎn)。則乒乓球受到(忽視空氣阻力)(C)A.1個(gè)力 B.2個(gè)力C.3個(gè)力 D.4個(gè)力解析:乒乓球受重力、球拍對球的支持力與球拍對球的摩擦力,故C正確。4.L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上,另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連,如圖所示。若P,Q一起沿斜面勻速下滑,不計(jì)空氣阻力,則木板P的受力個(gè)數(shù)為(C)A.3 B.4 C.5 D.6解析:因P,Q一起勻速下滑,所以斜面對P有沿斜面對上的摩擦力,而Q必受彈簧向上的彈力,所以隔離P可知P受重力、斜面摩擦力、斜面彈力、彈簧彈力、Q的壓力作用,故C正確。5.(多選)明朝謝肇淛的《五雜組》中記載:“明姑蘇虎丘寺塔傾側(cè),議欲正之,非萬緡不行。一游僧見之曰:無煩也,我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去,經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形,木楔的頂角為θ,現(xiàn)在木楔背上加一力F,方向如圖所示,木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN,則(BC)A.若F肯定,θ大時(shí)FN大 B.若F肯定,θ小時(shí)FN大C.若θ肯定,F大時(shí)FN大 D.若θ肯定,F小時(shí)FN大解析:依據(jù)力F的作用效果將力F分解為垂直于木楔兩側(cè)的推力FN,如圖所示。依據(jù)幾何關(guān)系有F2FN=sinθ2,則FN=F2sinθ2,當(dāng)F肯定時(shí),θ6.某同學(xué)將椅子平放在柜面上,用力推放在粗糙水平地面上的柜子,其簡化模型如圖所示,柜子B受到一個(gè)水平方向的力的作用,但兩者相對地面仍舊保持靜止。則柜子B受到的力的個(gè)數(shù)是(C)A.3個(gè) B.4個(gè) C.5個(gè) D.6個(gè)解析:B受到重力、推力、A對B的壓力、地面對B的支持力、地面對B的摩擦力,A,B間沒有摩擦力,故B受5個(gè)力的作用。7.某探討性學(xué)習(xí)小組對頸椎病人設(shè)計(jì)了一個(gè)牽引裝置,如圖,一根繩繞過兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪后各掛著一個(gè)相同的重物,與動(dòng)滑輪相連的帆布帶拉著病人的頸椎(圖中是用手指代替頸椎做試驗(yàn)),整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)。假如要增大手指所受的拉力,可實(shí)行的方法是(D)A.只增加繩的長度 B.只增加兩定滑輪間的距離C.只將手指向上移動(dòng) D.只將手指向下移動(dòng)解析:由力的合成可知,只增加繩的長度既沒有變更分力的大小也沒有變更力的夾角,所以對合力沒有影響,故A錯(cuò)誤;在分力不變時(shí)增大夾角,則合力減小,增加兩定滑輪間的距離和將手指向上移動(dòng)時(shí)均增大了兩分力的夾角,故B,C錯(cuò)誤;將手指向下移動(dòng)時(shí)減小了兩分力的夾角,在分力不變時(shí)減小夾角,則合力增大,D正確。8.如圖所示,一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài),風(fēng)對氣球的作用力水平向右。細(xì)繩與豎直方向的夾角為α,繩的拉力為FT,則風(fēng)對氣球作用力的大小為(C)A.FTsinαC.FTsinα D.FTcosα解析:對氣球,受力分析如圖所示,將繩的拉力FT分解,在水平方向,風(fēng)對氣球的作用力大小F=FTsinα,選項(xiàng)C正確。9.一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長也為80cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長度為100cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi))(B)A.86cm B.92cm C.98cm D.104cm解析:設(shè)彈性繩的勁度系數(shù)為k。掛上鉤碼后彈性繩伸長ΔL=20cm,由幾何關(guān)系可知,鉤碼兩側(cè)彈性繩與豎直方向夾角為53°,如圖所示,由共點(diǎn)力的平衡條件可知,鉤碼的重力為G=2kΔLcos53°,將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn)時(shí),鉤碼的重力為G=2kΔL′,解得ΔL′=35ΔL=12cm。彈性繩的總長度變?yōu)長0+ΔL′=92cm正確。10.射箭是奧運(yùn)會(huì)競賽項(xiàng)目之一,如圖甲為某選手的射箭場景。已知弓的頂部跨度為l,弦勻稱且彈性良好,其自由長度為l。放射時(shí)弦和箭可等效為圖乙的情景,假設(shè)弓的跨度保持不變,即箭在弦的正中間,弦夾在類似動(dòng)滑輪的附加裝置上,將箭放射出去。已知弦的勁度系數(shù)為k,放射箭時(shí)弦的最大長度為53l(彈性限度內(nèi)),則箭被放射瞬間所受的最大彈力為(設(shè)弦的彈力滿意胡克定律,sin37°=0.6,cos37°A.kl B.1615kl C.3解析:弓弦的張力F=k(53l-l)=23kl,依據(jù)平行四邊形定則及數(shù)學(xué)學(xué)問可求得:弓弦對箭的作用力F′=2Fcos37°=2·23kl·4511.如圖所示,始終桿傾斜固定,并與水平方向成30°的夾角;直桿上套有一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的圓環(huán),圓環(huán)與輕彈簧相連,在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小F=10N的力,圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知直桿與圓環(huán)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.7,g=10m/s2。下列說法正確的是(D)A.圓環(huán)受到直桿的彈力,方向垂直直桿向上B.圓環(huán)受到直桿的彈力大小等于2.5NC.圓環(huán)受到直桿的摩擦力,方向沿直桿向上D.圓環(huán)受到直桿的摩擦力大小等于2.5N解析:對圓環(huán)受力分析如圖所示,由于F=10N>mg=5N,所以桿對圓環(huán)的彈力FN垂直桿向下,桿對圓環(huán)還有沿桿向下的靜摩擦力Ff,則FN與Ff的合力應(yīng)豎直向下,大小為F合=F-mg=5N,所以FN=F合cos30°=523N,Ff=F合sin3012.三個(gè)相同的支座上分別擱著三個(gè)質(zhì)量和直徑都相等的光滑圓球a,b,c,支點(diǎn)P,Q在同一水平面上,a球的重心Oa位于球心,b球和c球的重心Ob,Oc分別位于球心的正上方和球心的正下方,如圖所示,三球均處于平衡狀態(tài)。支點(diǎn)P對a球的彈力為Na,對b球的彈力為Nb,對c球的彈力為Nc,則(A)A.Na=Nb=Nc B.Nb>Na>NcC.Nb<Na<Nc D.Na>Nb=Nc解析:支點(diǎn)P,Q對球的彈力始終指向球心,與球的重心位置無關(guān),而且重力的大小均相同,則依據(jù)三力的平衡條件可知,三者的彈力大小相等,即Na=Nb=Nc。13.如圖,一質(zhì)量為m的正方體物塊置于風(fēng)洞內(nèi)的水平面上,一面與風(fēng)速垂直,當(dāng)風(fēng)速為v0時(shí)剛好能推動(dòng)該物塊。已知風(fēng)對物塊的推力F∝Sv2,其中v為風(fēng)速,S為物塊迎風(fēng)面積。當(dāng)風(fēng)速變?yōu)?v0時(shí),剛好能推動(dòng)用同一材料做成的另一正方體物塊,則該物塊的質(zhì)量為(D)A.4m B.8m C.32m D.64m解析:設(shè)正方體物塊的棱長為a,則其質(zhì)量m∝a3,風(fēng)對物塊的推力F∝a2v2。風(fēng)剛好能推動(dòng)正方體物塊的條件是F=μmg,即有ka2v2=μmg=μρa(bǔ)3g,故能被推動(dòng)的正方體物塊的棱長a∝v2,m∝v614.雜技表演的平安網(wǎng)如圖甲所示,網(wǎng)繩的結(jié)構(gòu)為正方形格子,O,a,b,c,d等為網(wǎng)繩的結(jié)點(diǎn),平安網(wǎng)水平張緊后,質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從高處落下,恰好落在O點(diǎn)上。該處下凹至最低點(diǎn)時(shí),網(wǎng)繩dOe,bOg均為120°張角,如圖乙所示,此時(shí)O點(diǎn)受到向下的沖擊力大小為2F,則這時(shí)O點(diǎn)四周每根網(wǎng)繩承受的張力大小為(A)A.F B.F2C.2F+mg D.2解析:設(shè)每根網(wǎng)繩的拉力為F′,則每根網(wǎng)繩的拉力在豎直方向的重量為F′cos60°,由平衡學(xué)問可知2F=4F′cos60°,解得F′=F,故選項(xiàng)A正確。實(shí)力提升15.某公園有這樣一根電桿,一條電纜線由北向南繞過電桿轉(zhuǎn)向由東向西。電纜與電桿的接觸點(diǎn)為P。固定電桿的鋼索一端固定在P點(diǎn),另一端固定在地面上,鋼索、電桿與東西方向的電纜在同一豎直平面內(nèi)。設(shè)電纜線水平,南北、東西方向的電纜對電桿的拉力分別為F1,F2,且大小相等,鋼索對電桿的拉力為F3。已知電桿豎直,下列說法正確的是(D)A.F1,F2和F3的合力豎直向下B.地面對電桿的作用力豎直向上C.F1,F2和F3在水平面內(nèi)的合力可能為0D.F1,F2和F3在水平面內(nèi)合力的方向偏向北方一側(cè)解析:由于鋼索、電桿與東西方向的電纜在同一豎直平面內(nèi),F1,F2和F3的合力肯定不是豎直向下,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;地面對電桿的作用力方向肯定不是豎直向上,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;F1,F2和F3在水平面內(nèi)合力的方向偏向北方一側(cè),不行能為0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。16.如圖所示,在建筑裝修中,工人用質(zhì)量為m的磨石對斜壁進(jìn)行打磨,當(dāng)對磨石加豎直向上的推力F時(shí),磨石恰好能沿斜壁向上勻速運(yùn)動(dòng),已知磨石與斜壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,斜壁與豎直方向的夾角為θ,重力加速度大小為g,則磨石受到的摩擦力大小為(C)A.Fsinθ B.(F+mg)cosθC.μ(F-mg)sinθ D.μ(F-mg)cosθ解析:磨石受重力、推力、斜壁的彈力及摩擦力而處于平衡狀態(tài),由圖可知,F肯定大于重力;先將重力及向上的推力合成后,將二者的合力向垂直于斜壁方向及沿斜壁方向分解可得,平行斜壁方向f=(F-mg)cosθ,垂直斜壁方向FN=(F-mg)sinθ,則f=μ(F-mg)sinθ。17.拱橋結(jié)構(gòu)是古代人們解決建筑跨度的有效方法,像歐洲古羅馬的萬神廟、我國的趙州橋都是拱橋結(jié)構(gòu)的典型建筑。拱橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是利用石塊的楔形結(jié)構(gòu),將受到的重力和壓力分解為向兩邊的壓力,最終由拱券兩端的基石來承受(如圖甲)?，F(xiàn)有六塊大小、形態(tài)、質(zhì)量都相等的楔塊組成一個(gè)半圓形試驗(yàn)拱橋,如圖乙所示。假如每個(gè)楔塊質(zhì)量m=3kg,假定楔塊間的摩擦力可以忽視不計(jì),則:(1)六塊楔塊組成的拱橋?qū)σ贿呏挝锏膲毫κ嵌啻?(2)拱橋頂部楔塊A兩側(cè)所受作用力的大小之比是多少?(3)假如在拱橋正中間加一個(gè)向下的50N的壓力F,那么與頂部A,B兩楔塊相鄰的支撐物賜予A