2020高中物理 第二章 力 力的合成与分解练习（提高篇）教科版必修1

2020高中物理 第二章 力 力的合成与分解练习（提高篇）教科版必修1

1 力的合成与分解(提高篇) 一、选择题： 1. 关于 F1、F2 及它们的合力 F，下列说法中正确的是( ) A．合力 F 一定与 F1、F2 共同作用产生的效果相同 B．两力 F1、F2 一定是同种性质的力 C．两力 F1、F2 一定是同一个物体受到的力 D．两力 F1、F2 与 F 是物体同时受到的三个力 2. 两个共点力的大小分别为 F1 和 F2，作用于物体的同一点．两力同向时，合力为 A，两力反向时，合力为 B，当两力 互相垂直时合力为( ) A． 2 2A B B． 2 2 2 A B C． A B D． 2 A B 3. 水平横梁一端插在墙壁内，另一端装小滑轮 B．一轻绳的一端 C 固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量 m＝ 10kg 的重物，∠CBA＝30°，如图所示，则滑轮受到绳子的作用力为(g＝10N/kg)( ) A．50 N B．50 3 N C．100 N D．100 3 N 4. 物体同时受到同一平面内的三个共点力的作用，下列几组力的合力不可能为零的是( ) A．5 N，7 N，8 N B．5 N，2 N，3 N C．1 N，5 N，10 N D．10 N，10 N，10 N 5. 2008 年北京奥运会，我国运动员陈一冰勇夺吊环冠军，其中有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环，然后身体下 移，双臂缓慢张开到如图所示位置，则在两手之间的距离增大过程中，吊环的两根绳的拉力 T(两个拉力大小相等)及它 们的合力 F 的大小变化情况为( ) A．T 增大，F 不变 B．T 增大，F 增大 C．T 增大，F 减小 D．T 减小，F 不变 6. 如图所示，物体 M 在斜向右下方的推力 F 作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力 F 和物体 M 受到的摩擦力 的合力方向是( ) A．竖直向下 B．竖直向上 C．斜向下偏左 D．斜向下偏右 2 7. 如图所示，甲为杂技表演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O，a，b，c，d，…为网绳的结点，安全网水 平张紧后，若质量为 m 的演员从高处落下，并恰好落在 O 点上，该处下凹最低点时，网绳 dOe，bOg 均为 120°向上的 张角，如图乙所示，此时 O 点受到的向下的冲击力，，则这时 O 点周围每根网绳受承的力的大小为( ) A．F B．F/2 C．F+mg D．(F+mg)/2 8. 如图所示，光滑半球的半径为 R，有一质量为 m 的小球用一细线挂靠在半球上，细线上端通过一个定滑轮，在用力 将小球缓慢往上拉的过程中，细线对小球的拉力大小 F 和小球紧压球面的力 F2 变化情况是( ) A．两者都变小 B．两者都变大 C．F 变小，F2 不变 D．F 不变，F2 变小 9. 如图所示，在细绳的下端挂一物体，用力 F 拉物体，使细绳偏离竖直方向α角，且保持α角不变，当拉力 F 与水平 方向夹角β为多大时，拉力 F 的值最小( ) A． 0  B． 2   C．   D． 2  10．如图所示，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．如果保持绳子 A 端、B 端在杆上位置不变，将右侧杆平移到虚线位置，稳定后衣服仍处于 静止状态．则( ) A．B 端移到 B1 位置时，绳子张力不变 B．B 端移到 B2 位置时，绳子张力变小 C．B 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大 D．B 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小 3 二、计算题： 1. 一个物体受三个力的作用，已知一个力是 80 N，指向东偏北 30°的方向；一个力为 40 N，指向西北方向；一个力 为 20 N，指向南方，求三个力的合力大小． 2. 两人在两岸用绳拉小船在河流中行驶．如图所示，已知甲的拉力是 200 N，拉力方向与航向夹角为 60°，乙的拉力 大小为 200 3 N，且两绳在同一水平面内，若要使小船能在河流正中间沿直线行驶，乙用力的方向如何？小船受到两 拉力的合力为多大？ 【答案与解析】 一、选择题： 1.AC 解析：只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成．合力是对原来几个分力的等效替代， 两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在．所以，正确选项为 A、C． 2. B 解析:由题意知 F1+F2＝A，F1-F2＝B， 故 1 2 A BF  ， 2 2 A BF  ． 当两力互相垂直时， 4 合力 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 A B A B A BF F F                 3. C 解析：以滑轮为研究对象，悬挂重物的绳的拉力是 F＝mg＝100N，故小滑轮受到绳的作用力沿 BC、BD 方向，大小都是 100N．从下图中可看出∠CBD＝120°，∠CBE＝∠DBE 得∠CBE＝∠DBE＝60°，即△CBE 是等边三角形，故 F 合 100N． 4.C 解析：三力合成，若前面力的合力可与第三力大小相等，方向相反，就可以使这三力的合力为零，只要使第三力在其 他两力的合力范围之内，就可能使合力为零，即第三力 F3 满足：|F1-F2|≤F3≤F1+F2．选项 A 中，前两力合力范围是： 2N≤ F合 ≤12N，第三力在其范围之内；选项 B 中，前两力合力范围是：3N≤ F合 ≤7N，第三力在其合力范围之内；选项 C 中，前两力合力范围是：4N≤ F合 ≤6N，第三力不在其合力范围之内；选项 D 中，前两力合力范围是：0≤ F合 ≤20N， 第三力在其合力范围之内，故只有 C 中第三力不在前两力合力范围之内，即 C 项中的三力合力不可能为零． 5. A 解析：两绳拉力的合力大小 F 与重力大小相等，故合力 F 不变．但由于两手间距增大，使两绳拉力的夹角增大，要使 合力不变，则两绳拉力应增大，即 T 增大．故选项 A 正确． 6. A 解析：物体 M 受四个力作用，支持力和重力都在竖直方向上，故推力 F 与摩擦力的合力一定在竖直方向上，由于推力 F 的方向斜向下，由此可断定力 F 与摩擦力的合力一定竖直向下． 7. B 解析：D 结点处有四根网绳，是∠dDe＝∠bOg＝120°，因此每根绳中承受力为 F/2．注意冲击力 F 中已包含 mg 的作用 效果． 8. C 解析:在小球往上移动的过程中，小球所受的重力不变，拉力 F 与重力的分力 F1 大小相等、方向相反，并且随着小球上 移，F1 与 F2 的方向均发生变化，此时力的平行四边形的形状变化规律不直观，力随角度变化的关系也难建立．而此处 所求的力的变化关系是由于 O′A 段细线缩短引起的，因此可建立与 O′A 线段长之间的变化关系．如图所示，设 O′A 段长为 L，小球半径为 r，O′点到半球顶的距离为 d．利用三角形相似得 1 2F FG d R L r R r     ． 当小球往上移动时，L 减小，d、r 和 R 都不变，因此 F1 减小(即 F 减小)、F2 不变，故选项 C 正确． 9. C 解析:由题意知，O 点所受的合力在拉力 F 方向变化的过程中始终为零．如下图所示，在拉力 F 方向变化过程中，OA 绳 的拉力与拉力 F 的合力 F′总等于物体重力的大小，所以，本题转化为已知合力求分力的问题，由下图可知：拉力 F 方向垂直于绳的拉力时，F 有最小值，此时   ． 5 10．AD 解析:挂钩相当于滑轮，轻绳两端对衣架挂钩的拉力大小相等，由平行四边形定则可知：重力的反向延长线将绳子的夹 角θ平分，如图所示，设绳子长度为 L，两杆之间的距离为 d，由几何关系可得：sin 2 d L   ． B 端上下移动时，d 和 L 不变，夹角θ不变，绳子张力不变；杆移到虚线位置时，d 减小而 L 不变，夹角θ变小，绳子 张力变小．故选项 A、D 正确． 二、计算题： 1. 63.34N 解析:物体受力示意图如图所示．取向东方向为 x 轴正方向，向北方向为 y 轴正方向，建立直角坐标系，如图所示．将 F1、F2 进行正交分解． 由图可知 1 1 cos30xF F °， 1 1 sin30yF F °． 2 2 cos45xF F  °， 2 2 sin 45yF F °． 3 0xF  ， 3 3yF F  ． x 方向的合力为 1 2 3 1 2cos30 cos45 0x x x xF F F F F F     ° ° 3 280 40 N=41N2 2         ． y 方向的合力为 1 2 3sin30 sin 45y yF F F F  ° ° 1 280 40 20 N2 2          48.28N ． 最后三个力的合力为 2 2 2 241 48.28 N 63.34Nx yF F F     ． 2. 400N 解析：此题可用正交分解的方法处理，要小船能在河流正中间沿直线行驶，则垂直河流方向合力应为零，则 sin 60 sinF F  乙甲 ° ，故 30  °，而合力 cos60 cos30 400NF F F  乙甲 ° °