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高三物理一轮复习试题力的合成和分解doc高中物理
高三物理一轮复习试题力的合成和分解doc高中物理
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第3讲 力的合成和分解体验成功 1.关于两个力的合力与这两个力的关系,以下说法正确的选项是( )A.合力比这两个力都大B.合力至少比这两个力中较小的力要大C.合力可能比这两个力都小D.合力可能比这两个力都大解析:|F1-F2|≤F合≤F1+F2.答案:CD2.三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,如以下图.其中OB是水平的,A端、B端固定,假设逐渐增加C端所挂物体的质量,那么最先断的绳( )A.必定是OA B.必定是OBC.必定是OCD.可能是OC,也可能是OB解析:取O点为研究对象,TOC=G,由平行四边形定那么或正交分解法都可得到TOA=,TOB=Gtanθ(θ为AO与竖直方向的夹角).故OA的张力始终最大,最容易断.答案:A3.如图甲所示,水平地面上固定着一竖直立柱,某人通过柱顶的定滑轮拉着绳的一端将200N的重物拉住不动.已知绳与水平地面的夹角为30°,那么定滑轮所受绳的压力大小为( )A.400N B.200NC.300ND.200N14/14\n解析:定滑轮受到与其接触的绳子的弹力,取这段绳子为研究对象,其受力情况如图乙所示由平衡条件得:FN′=2FT·cos30°=200N又由牛顿第三定律得:绳对滑轮的压力FN=FN′=200N.答案:B4.如图甲所示,用轻弹簧竖直悬挂一质量为m的物体,静止时该弹簧的伸长量为L0.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为3m的物体,静止时弹簧的伸长量也为L0,已知斜面的倾角为30°,那么物体所受到的摩擦力( )A.等于零B.大小为mg,方向沿斜面向下C.大小为mg,方向沿斜面向上D.大小为mg,方向沿斜面向上解析:弹簧沿斜面拉物体时,弹力的大小F=kL0=mg,故物体的受力情况如图乙所示.物体受到摩擦力的大小为:f=3mgsin30°-F=mg,方向沿斜面向上.答案:C5.如图甲所示,AOB为水平放置的光滑杆,∠AOB=60°,AO、BO杆上套有两个质量不计的小环,两环间连有可伸缩的弹性绳.今从绳的中点处以沿∠AOB的角平分线且水平向右的力F缓慢地拉绳,待两环到达稳定状态时,求绳对环的拉力FT的大小.解析:小环受到重力G、14/14\n绳的拉力FT和杆的弹力FN的作用,其中重力和弹力都与杆垂直,当绳的拉力也与杆垂直时小环才能平衡,故小环平衡时绳的中点处的受力情况如图乙所示.由绳的张力的特点可知,绳对环的拉力FT的大小为F.答案:F14/14\n第4讲 共点力平衡 受力分析体验成功 1.如图甲所示,竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A,Q正上方的P点处固定一细线,细线另一端悬挂质点B,A、B两质点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角.由于漏电使A、B两质点的带电荷量逐渐减小,在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小将( )A.保持不变 B.先变大后变小C.逐渐减小D.逐渐增大解析:小球B的受力情况如图乙所示,三个力构成的矢量三角形与△BPA相似,根据相似比有:=故T保持不变.答案:A2.如图甲所示,一个半球形碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内外表及碗口都是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平方向的夹角α=60°,那么两个小球的质量之比为( )A. B. C. D.解析:方法一 分解法将球m1的重力分解,作出力的示意图,如图乙所示,由题意知,作出的平行四边形为一菱形,那么绳中张力为:F2=14/14\n对球m2,绳中张力F1=m2g解得:=.方法二 正交分解法将m1所受的绳的拉力F1和碗的支持力F2正交分解,如图丙所示.在x轴上:F1cosα=F2cosα在y轴上:F1sinα+F2sinα=m1g又F1=m2g,α=60°联立解得:=.答案:A3.如图甲所示,轻杆插入墙中,轻绳绕过杆末端的定滑轮悬挂一重物,另一端由墙上A点逐渐上移.以下关于绳上的张力和轻杆对滑轮的弹力的表达中,正确的选项是( )A.绳的张力与杆的弹力均减小B.绳的张力先减小后增大,杆的弹力一直减小C.绳的张力先增大后减小,杆的弹力一直增大D.绳的张力保持不变,杆的弹力一直减小解析:绕过滑轮的轻绳张力处处相等,大小等于重物的重力,故A点上移时绳的张力不变.再取滑轮及与其接触的轻绳为研究对象,其受力情况如图乙所示.由平衡条件知,轻杆对滑轮的弹力与两侧绳的拉力的合力大小相等、方向相反,故A点上移时,两侧绳拉力的夹角增大,轻杆的弹力减小,选项D正确.答案:D14/14\n4.如图甲所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态,弹簧处于竖直方向,那么斜面体P此刻受到外力的个数可能为( )A.2 B.3 C.4 D.5解析:当弹簧的弹力大小等于斜块的重力时,P受2个力的作用;当弹簧弹力大于P受的重力时,受4个力作用,受力示意图分别如图乙所示.答案:AC5.如图甲所示,重为G的均匀链条,两端用等长的轻绳连接挂在等高的地方,绳与水平方向成θ角.试求:(1)绳子的张力.(2)链条最低点的张力.解析:在求链条两端的张力时,可把链条当做一个质点处理,由于两边具有对称性,两端点的拉力大小相等,受力情况如图乙所示.取链条整体为研究对象.(1)由平衡条件知,在竖直方向:2Fsinθ=G得:绳对链条两端的拉力F=.(2)在求链条最低点的张力时,可将链条一分为二,取一半研究.受力情况如丙所示.由平衡条件知,在水平方向:F′=Fcosθ=cotθ.答案:(1) (2)cotθ14/14\n6.如图甲所示,用光滑的金属杆做的直角三角形框ABC的AB边和AC边上各有一完全相同的小环E和F,用一根细线把E、F连接起来,细线比BC边短,使三角形竖直放置,BC边水平.假设已知AB边与BC边的夹角θ=60°,求两环平衡时细线与AB边的夹角α.解析:平衡时每个小环都受重力、金属杆的弹力和细线拉力的作用.如图乙所示,假设α≤θ,容易判断F不可能平衡;假设α≥,那么容易判断E不能平衡,故α的大小应大于60°而小于90°.现分别画出E、F的受力示意图如图丙所示.对于E,由平衡条件可得:mgcos30°=Tcosα对于F,由平衡条件可得:mg=Tcos(150°-α)解得:tanα=即平衡时细线与AB边的夹角α=arctan.答案:arctan金典练习二 力的合成和分解 共点力平衡 受力分析选择题局部共10小题,每题6分.在每题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确. 1.如以下图,A、B两物体的重力分别是GA=2N、GB=4N,A、B之间用轻直杆连接,A用轻弹簧悬挂在顶板上.已知弹簧的弹力大小F=3N,那么轻杆内部的弹力以及B对地面的压力的可能值分别是( )A.5N和9N B.2N和5NC.1N和6ND.2N和3N解析:当弹簧处于压缩状态时,有:FT=F+GA=5N,FN=F+GA+GB=9N当弹簧处于伸长状态时,有:FT′=F-GA=1N,FN′=GA+GB-F=3N.14/14\n答案:A2.如以下图,一个直角支架AOB的AO局部水平放置,外表粗糙;OB局部竖直向下,外表光滑.AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环的质量均为m,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡.现将P环向左移一小段距离,两环再次到达平衡.那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和摩擦力f的变化情况是( )A.FN不变,f变大B.FN不变,f变小C.FN变大,f变大D.FN变大,f变小解析:用隔离法分析Q,因OB杆光滑,所以绳拉力F的竖直分力等于Q环的重力,即Fcosα=mg,式中α表示绳与OB的夹角.当P向左平移一段距离后,α变小,由F=知,拉力F变小.对P环有f=Fsinα,可知f变小.用整体法分析P、Q,其所受的外力有:重力2mg、OB杆对Q环的水平向左的弹力FB、OA杆对P环竖直向上的支持力FN和水平向右的摩擦力f.根据竖直方向平衡知,FN恒等于2mg.所以,正确选项为B.答案:B3.如图甲、乙、丙所示,弹簧秤、绳和滑轮的重力均不计,摩擦力不计,物体的重都是G.在甲、乙、丙三种情况下,弹簧秤的示数分别是F1、F2、F3,那么( )A.F3>F1=F2B.F3=F1>F2C.F1=F2=F3D.F1>F2=F314/14\n解析:由图可知:F1=G,F2=G·cos30°=GF3=G.答案:B4.如图甲所示,斜面体b的质量为M,放在粗糙的水平地面上.质量为m的滑块a以一定的初速度沿粗糙的斜面向上滑,然后又返回,此过程中b没有相对地面移动.由此可知( )A.地面对b一直有向右的摩擦力B.地面对b一直有向左的摩擦力C.地面对b的摩擦力方向先向左后向右D.地面对b的支持力一直小于(M+m)g解析:在a向上滑的过程中,a、b的受力情况分别如图乙、丙所示.那么有:f2=FN1′sinθ+f1′cosθ=mgcosθsinθ+μmgcos2θ,方向向左FN2=Mg+FN1′cosθ-f1′sinθ=Mg+mgcos2θ-μmgcosθsinθ<(M+m)g.当a下滑时,由mgsinθ>μmgcosθ可得摩擦力的水平分力小于正压力的水平分力.故知斜面体有向右滑行的趋势,地面对它的静摩擦力向左.答案:BD5.如图甲所示,一光滑球夹在竖直墙与水平面上的楔形木块间,处于静止.现对光滑球施一个竖直向下的力F,整个装置仍处于静止,那么施加F前后( )A.水平面对楔形木块的弹力增大B.水平面对楔形木块的静摩擦力不变C.墙对光滑球的弹力增大D.楔形木块对球的弹力增大解析:球和木块的受力情况分别如图乙、丙所示.14/14\n施加压力F前,有:FN3=(m+M)gFN1=FN2=f=FN1·sinθ=mgtanθ施加压力F后,有:FN3=(m+M)g+FFN1=FN2=f=FN1sinθ=(mg+F)tanθ.答案:ACD6.如图甲所示,把球夹在竖直墙AC和木板BC之间,不计摩擦,球对墙的压力为FN1,球对板的压力为FN2.在将板BC逐渐放至水平的过程中,以下说法正确的选项是( )A.FN1和FN2都增大B.FN1和FN2都减小C.FN1增大,FN2减小D.FN1减小,FN2增大解析:球的受力情况如图乙所示,板BC逐渐放至水平的过程时θ增大,FN1和FN2都减小.答案:B7.如图甲所示,在用力F拉小船匀速靠岸的过程中,假设水的阻力保持不变,以下说法正确的选项是( )A.小船所受到的合外力保持不变B.绳子的拉力F不断增大C.绳子的拉力F保持不变D.船所受到的浮力不断减小解析:小船的受力情况如图乙所示.由平衡条件得:Fcosθ=fF浮=mg-Fsinθ可知随着θ增大,F=增大,浮力F浮不断减小.14/14\n答案:ABD8.如以下图,跳伞运发动翻开伞后经过一段时间,将在空中保持匀速降落,其中跳伞运发动受到的空气阻力不计.已知运发动和他身上的装备总重为G1,圆顶形降落伞伞面重为G2,有8条相同的拉线一端与飞行员相连(拉线的重量不计),另一端均匀分布在伞面边缘上(图中没有把拉线都画出来),每根拉线和竖直方向都成30°角.那么每根拉线上的张力大小为( )A.B.C.D.解析:由8Tcos30°=G1,解得:T=G1.答案:A9.如图甲所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,轻杆OA、OB与墙,AO与BO之间都通过可自由转动的铰链连接.斜梁OB与竖直方向的夹角为θ,设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2,那么以下结果正确的选项是( )A.F1=mgsinθB.F1=C.F2=mgcosθD.F2=解析:取O点为研究对象,乙BO、AO对O点的弹力都沿杆的方向,O点的受力情况如图乙所示.由平衡条件可得:F2==F1=Ttanθ=mgtanθ.答案:D14/14\n10.如图甲所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态.如果保持两杆不动,绳子B端在杆上的位置不变,将A端上移少许,稳定后衣服仍处于静止状态.那么( )A.绳子的弹力增大B.绳子的弹力不变C.绳对挂钩弹力的合力减小D.绳对挂钩弹力的合力不变解析:由平衡条件知,乙绳对挂钩的弹力的合力方向向上,大小等于衣服及衣架的总重力,应选项D正确.设绳子与水平方向的夹角为θ,有FN=,延长BO与左竖杆交于A′点,可知OA′=OA(如图乙所示).再设绳的总长为L,两竖杆的间距为x,有Lsinθ=.可见绳子与水平方向的夹角θ与A、B两点的高度差无关,应选项C错误、D正确.答案:BD非选择题局部共3小题,共40分.11.(13分)有些人如电梯修理员、牵引专家和赛艇运发动,常需要知道绳或金属线中的张力,可又不能到那些绳、线的自由端去测量.英国一家公司现在制造出了一种夹在绳上的仪表,用一个杠杆使绳子的某点有一个微小偏移量,如图甲所示.仪表很容易测出垂直于绳的恢复力.试推导一个能计算绳中张力的公式.如果偏移量d=12mm,恢复力为300N,请估算绳中的张力.解析:如图乙所示,设绳中的张力为FT,取垂直力的作用点为研究对象,由平衡条件有:14/14\nF=2FTsinα≈2FTtanα=2FT所以FT=已知F=300N,s=0.125m,d=0.012m所以FT==N=1.56×103N.答案:1.56×103N12.(13分)举重运发动在抓举比赛中,为了减小杠铃上升的高度和发力,抓杠铃的两手间要有较大距离.图甲为2022年8月13日著名举重运发动刘春红在北京奥运会上69公斤级决赛中举起128公斤杠铃的现场照片.从图可看出刘春红两手臂间的夹角约为120°,求该运发动每只手臂对杠铃的作用力大小.(取g=10m/s2)解析:手臂对杠铃的作用力方向为手臂的方向,设大小为F,那么杠铃的受力如图乙所示.由平衡条件得:2F·cos60°=mg解得:F=1280N.答案:1280N13.(14分)如图甲所示,有两个质量均为0.4kg的光滑球,半径均为r=3cm,静止在半径R=8cm的光滑半球形碗底,求两球之间相互作用力的大小.(取g=10m/s2)解析:由几何关系知,两球受碗底弹力的方向为球心与碗底球面的球心的连线方向,两球之间的作用力在两球切点与球心的连线方向上(且为水平方向),故其中一球的受力情况如图乙所示.其中cosθ==故θ=53°由平衡条件得:F1·sinθ=mg,F1·cosθ=F2解得:两球之间的作用力大小F2=mgcotθ=3N.14/14\n答案:3N14/14
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 11:41:49
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