
?第一層 鞏固提升練(6大題型)
題型1 力的平行四邊形定則
題型2 合力的取值范圍
題型3 兩個(gè)力成特殊角時(shí)的合力的計(jì)算
題型4 三角形法則
題型5 正交分解法
題型6 力的分解及應(yīng)用
?第二層 能力提升練
?第三層 拓展突破練
力的平行四邊形定則
?積累與運(yùn)用
兩個(gè)力合成時(shí),以表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩 個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向
1.如圖所示,甲、乙兩人在粗糙水平面上進(jìn)行拔河比賽,此時(shí)比賽還未分出勝負(fù),兩人均靜止,且甲的質(zhì)量小于乙的質(zhì)量。下列說法正確的是( )
A.甲對(duì)地面的摩擦力與乙對(duì)地面的摩擦力是一對(duì)相互作用力
B.甲的慣性等于乙的慣性乙
C.地面對(duì)甲的支持力大于甲自身的重力
D.地面對(duì)乙的支持力大于乙自身的重力
【答案】C
【詳解】A.甲對(duì)地面的摩擦力與乙對(duì)地面的摩擦力作用對(duì)象不同,不是相互作用力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.慣性大小只與質(zhì)量大小有關(guān),甲的慣性小于乙的慣性,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
CD.對(duì)于甲,受到繩的拉力斜向下,具有豎直向下的分力,則地面對(duì)其支持力大于其重力,對(duì)于乙,受到的繩的拉力斜向上,具有豎直向上的分力,則地面對(duì)其的支持力小于其重力,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。
故選C。
2.在某平面內(nèi)有作用于同一點(diǎn)的四個(gè)力,以力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,四個(gè)力的方向如圖所示,大小分別為,,,。這四個(gè)力的合力在( )
A.第一象限B.第二象限C.第三象限D(zhuǎn).第四象限
【答案】D
【詳解】F1、F3合力沿x軸正方向,F(xiàn)2、F4合力沿y軸負(fù)方向,所以這四個(gè)力的合力在第四象限。
故選D。
3.質(zhì)點(diǎn)O受到如圖所示n個(gè)等大的力作用,且相鄰力之間的夾角均為,隨著個(gè)數(shù)n的增大(所有相鄰力間的夾角之和不超過),質(zhì)點(diǎn)所受合力F的大小與力的個(gè)數(shù)n的關(guān)系圖像可能正確的是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【詳解】1~5個(gè)力逐漸合成累加,易知合力逐漸增大,5個(gè)力合成后的合力方向在F3方向,第6個(gè)力與F1-5再合成,由于夾角小于90°,F(xiàn)1-6>F1-5,同理F7,與F1-6夾角仍然小于90°,合力F1-7>F1-6,F(xiàn)8與F1-7,夾角等于90°,合力F1-8>F1-7,增加F9時(shí),F(xiàn)9與F1正好抵消,合力大小等于F1-7,繼續(xù)增加力,在共點(diǎn)力作用的示意圖中可以看到抵消的也越多,合力會(huì)越來越小,所以這個(gè)過程是合力先增大后減小的過程。
故選C。
(多選)4.下列各組物理量在運(yùn)算過程中全部都遵循平行四邊形定則的是( )
A.力、位移、速度變化率
B.速度的變化、溫度、質(zhì)量
C.力、平均速度、加速度
D.速率、路程、時(shí)間
【答案】AC
【詳解】矢量的運(yùn)算遵循平行四邊形定則,標(biāo)量的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則。
A.力、位移、速度變化率均為矢量,運(yùn)算過程中全部都遵循平行四邊形定則,故A正確;
B.溫度、質(zhì)量均為標(biāo)量,運(yùn)算過程不遵循平行四邊形定則,故B錯(cuò)誤;
C.力、平均速度、加速度均為矢量,運(yùn)算過程中全部都遵循平行四邊形定則,故C正確;
D.速率、路程、時(shí)間均為標(biāo)量,運(yùn)算過程不遵循平行四邊形定則,故D錯(cuò)誤。
故選AC。
合力的取值范圍
?積累與運(yùn)用
二力的合成:兩個(gè)共點(diǎn)力F?和 F?的大小均 不變,它們之間的夾角為θ,其合力的大小為F合,當(dāng)夾角θ變化時(shí),合力的取值范圍是
5.如圖所示,F(xiàn)1、F2為兩個(gè)相互垂直的共點(diǎn)力,F(xiàn)是它們的合力。已知F1的大小等于6N,F(xiàn)的大小等于10N。若改變F1、F2的夾角,則它們合力的大小還可能是( )
A.0B.1NC.6ND.16N
【答案】C
【詳解】的大小為
改變F1、F2的夾角,F(xiàn)1、F2的的合力范圍為
解得
則它們合力的大小還可能是。
故選C。
6.已知兩個(gè)共點(diǎn)力大小分別為20N、24N,夾角任意。下列說法正確的是( )
A.兩個(gè)力的合力大小可能為0
B.兩個(gè)力的合力大小不可能為20.23N
C.兩個(gè)力的合力可能比這兩個(gè)力都小
D.夾角越大,兩個(gè)力的合力越大
【答案】C
【詳解】AB.這兩個(gè)力的合力范圍為
所以合力大小不可能為0,可能20.23N,AB錯(cuò)誤;
C.兩個(gè)力的合力最小為4N,比這兩個(gè)力都小,C正確;
D.兩個(gè)分力的大小一定,夾角為零時(shí)合力最大為兩力之和,隨著夾角變大,合力減小,當(dāng)夾角為時(shí),合力最小為兩力之差,D錯(cuò)誤。
故選C。
(多選)7.下列說法正確的是( )
A.跳傘運(yùn)動(dòng)員從高空跳下后,降落傘未張開前,運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)
B.大小為3N、6N、7N的共點(diǎn)力的合力的最小值為0N
C.貨運(yùn)列車運(yùn)行到不同的車站時(shí),經(jīng)常要摘下或者加掛一些車廂,這會(huì)改變它的慣性
D.彈力和摩擦力都有反作用力,而重力無反作用力
【答案】BC
【詳解】A.跳傘運(yùn)動(dòng)員從高空跳下后,降落傘未張開前,有向下的加速度,運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;
B.大小為3N、6N、7N的共點(diǎn)力能構(gòu)成力的矢量三角形,共點(diǎn)力的合力的最小值為0N,故B正確;
C.物體的慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān),貨運(yùn)列車運(yùn)行到不同的車站時(shí),經(jīng)常要摘下或者加掛一些車廂,這會(huì)改變它的慣性,故C正確;
D.力的作用是相互的,彈力、摩擦力、重力都有反作用力,故D錯(cuò)誤。
故選BC。
(多選)8.兩個(gè)共點(diǎn)力的大小為F1=15N,F(xiàn)2=8N,它們的合力可能等于( )
A.9NB.25N
C.6ND.21N
【答案】AD
【詳解】二力合成時(shí)合力范圍
|F1+F2|≥F≥|F1-F2|
可知合力最大23N,最小7N,故AD正確,BC錯(cuò)誤。
故選AD。
兩個(gè)力成特殊角時(shí)的合力的計(jì)算
?積累與運(yùn)用
圖甲 圖乙 圖丙
1.兩力互 相垂直,如圖甲
,
2.兩力等大 夾角為θ,如圖乙
,F(xiàn)與F1,夾角為
3.兩力等大且夾角為120°,如圖丙
合力與分力大小相等,合力方向在兩力夾角的角平分線上
9.兩個(gè)共點(diǎn)力的大小都是50N,要使它們的合力也為50N,則這兩個(gè)力的夾角為( )
A.30°B.45°C.60°D.120°
【答案】D
【詳解】根據(jù)合力與分力的關(guān)系
解得
故選D。
10.2023年9月20日,中國(guó)比亞迪的燒油電動(dòng)車仰望U8上市,它有橫向移動(dòng)和原地調(diào)頭功能。這是因?yàn)榻o車輪安裝了一組45°斜角的輥?zhàn)樱管囕喰D(zhuǎn)時(shí)每個(gè)車輪的摩擦力都和車輛前后方向呈45°夾角。汽車有4個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),若分別控制4個(gè)車輪旋轉(zhuǎn)方向和所受地面的摩擦力方向如圖所示,汽車所受地面的摩擦力可等效畫成如圖所示,該汽車將從靜止開始( )
A.沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)B.沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
C.沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)D.沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
【答案】A
【詳解】因車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)車輪的摩擦力都和車輛前后方向呈45°夾角,摩擦力的合力方向沿汽車運(yùn)動(dòng)方向,則由圖可知,該汽車將從靜止開始沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)。
故選A。
11.如圖所示,三個(gè)大小相等的力F作用于同一點(diǎn)O,則合力最大的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【詳解】A選項(xiàng)中兩個(gè)F垂直,合力為,則最終合力為;B選項(xiàng)中兩個(gè)F反向,則合力為F;C選項(xiàng)中三個(gè)F夾角為,則合力為0;D選中兩個(gè)F夾角為,合力為,則最終合力為。故B選項(xiàng)的合力最大。
故選B。
12.如圖甲是永康市南溪大橋,它是一座鋼構(gòu)斜拉大橋。若取其中一對(duì)鋼索研究,簡(jiǎn)化如圖乙所示,假設(shè)一根鋼索的拉力大小為F,與豎直方向的夾角是θ,則這一對(duì)鋼索的合力是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【詳解】根據(jù)對(duì)稱性可知,這一對(duì)鋼索拉力的水平分力大小相等,方向相反,合力豎直向下,則有
故選C。
三角形法則
?積累與運(yùn)用
把兩個(gè)矢量首尾相連,作出矢量三角形,從而得到合矢量。如圖所示。
13.如圖所示,五個(gè)共點(diǎn)力的矢量圖恰能構(gòu)成一個(gè)四邊形及其對(duì)角線,下列說法正確的是( )
A.、、的合力為零B.、、的合力為零
C.這五個(gè)共點(diǎn)力的合力為零D.這五個(gè)共點(diǎn)力的合力為
【答案】B
【詳解】A.根據(jù)閉合三角形定則可知、的合力大小等于,方向與方向相同,則、、的合力為,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)閉合三角形定則可知、的合力大小等于,方向與方向相反,則、、的合力為零,故B正確;
CD.由于、、的合力為零,則這五個(gè)共點(diǎn)力的合力等于、的合力,即這五個(gè)共點(diǎn)力的合力為,故CD錯(cuò)誤。
故選B。
14.將力F分解為兩個(gè)力,已知其中一個(gè)分力的方向與F的夾角為θ,可以判定另一個(gè)分力( )
A.可以小于Fsinθ
B.一定等于Fsinθ
C.一定大于Fsinθ
D.若>Fsinθ,則可能有兩個(gè)確定的方向
【答案】D
【詳解】合力與其兩個(gè)不在同一直線上的兩個(gè)分力可構(gòu)成一閉合三角形,根據(jù)題意,如圖
可知,當(dāng)垂直于時(shí)有最小值,最小值為Fsinθ;當(dāng)F >>Fsinθ時(shí),有兩個(gè)確定的方向。
故選D。
(多選)15.某質(zhì)點(diǎn)在同一平面內(nèi)同時(shí)受三個(gè)共點(diǎn)力作用的四種情況分別如圖甲、乙、丙、丁所示,已知圖中每個(gè)正方形方格的邊長(zhǎng)表示大小為1N的力,則關(guān)于該質(zhì)點(diǎn)所受合外力大小的說法錯(cuò)誤的是( )
A.圖甲中質(zhì)點(diǎn)所受的合外力大小等于4N
B.圖乙中質(zhì)點(diǎn)所受的合外力大小等于5N
C.圖丙中質(zhì)點(diǎn)所受的合外力等于0
D.圖丁中質(zhì)點(diǎn)所受的合外力等于3N
【答案】ACD
【詳解】A.對(duì)甲,先將與合成,合力為向左的3N,然后再用勾股定理,求得、、的合力等于5N,故A錯(cuò)誤;
B.對(duì)乙,先將與沿水平和豎直方向正交分解,水平分量相等,豎直分量分別為1N和2N,再與合成,求得合力等于5N,故B正確;
C.對(duì)丙,和的合力與等大同向,則三力的合力為,即合力等于6N,故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)三角形法則,丁圖中合力等于0,故D錯(cuò)誤。
本題選錯(cuò)誤的,故選ACD。
(多選)16.放在光滑水平面上的物體,在三個(gè)水平方向的力、、的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),則這三個(gè)力的大小可以是( )
A.、、B.、、
C.、、D.、、
【答案】BD
【詳解】放在光滑水平面上的物體,在三個(gè)水平方向的力、、的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),則、、三個(gè)力的合力為零,三個(gè)力能構(gòu)成力的矢量三角形。
A.由于
則、、三個(gè)力不能構(gòu)成力的矢量三角形,故A不符合題意;
B.由于
則、、三個(gè)力能構(gòu)成力的矢量三角形,故B符合題意;
C.由于
則、、三個(gè)力不能構(gòu)成力的矢量三角形,故C不符合題意;
D.由于
則、、三個(gè)力能構(gòu)成力的矢量三角形,故D符合題意。
故選BD。
正交分解法
?積累與運(yùn)用
將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。
物體受到多個(gè)力F?、F?、F?……作用,求合力F 時(shí),可把各力沿相互垂直的x 軸、y 軸分解。
x軸上的合力:;y軸上的合力:;
合力大小:;合力方向:與x 軸夾角θ滿足
17.科學(xué)的佩戴口罩,對(duì)于新冠肺炎、流感等呼吸道傳染病具有預(yù)防作用,既保護(hù)自己,又有利于公眾健康。如圖所示為一側(cè)耳朵佩戴口罩的示意圖,一側(cè)的口罩帶是由直線AB、弧線BCD和直線DE組成的。假若口罩帶可認(rèn)為是一段勁度系數(shù)為k的彈性輕繩,在佩戴好口罩后彈性輕繩被拉長(zhǎng)了x,此時(shí)段與水平方向的夾角為37°,段與水平方向的夾角為53°,彈性繩涉及到的受力均在同一平面內(nèi),不計(jì)摩擦,已知,,則下列說法正確的是( )
A.耳朵受到的口罩帶的作用力為
B.耳朵受到的口罩帶的作用力小于2kx
C.耳朵對(duì)口罩帶的作用力方向與水平方向夾角為37°
D.耳朵對(duì)口罩帶的作用力方向與水平方向夾角為53°
【答案】B
【詳解】AB.彈性輕繩被拉長(zhǎng)了x,同一根輕繩彈力大小相等,即
將、分別正交分解,如下圖
在x方向
在y方向
則耳朵受到口罩的作用力為
故A錯(cuò)誤B正確;
C.作用力方向與水平方向的夾角為,則
所以作用力方向與水平方向夾角為,故C錯(cuò)誤;
D.由C知,D錯(cuò)誤;
故選B。
18.如圖所示,某人游泳時(shí),某時(shí)刻手掌對(duì)水的作用力大小為18N,該力與水平方向的夾角為30°,若把該力分解為水平向左和豎直向下的兩個(gè)力,則水平方向的分力大小為( )
A.9NB.C.12ND.
【答案】B
【詳解】水平方向的分力大小為
故選B。
19.如圖所示,水平地面上質(zhì)量為2kg的木塊向右運(yùn)動(dòng),推力F = 10N,方向與水平方向夾角為37°斜向下。已知sin37° = 0.6,cs37° = 0.8,木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,木塊受到的摩擦力為(g = 10m/s2)( )
A.10NB.7NC.6ND.13N
【答案】D
【詳解】由題知木塊在推力F = 10N的作用下向右運(yùn)動(dòng),則木塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦,則有
f = μFN
FN = mg+Fsin37°
聯(lián)立解得
f = 13N
故選D。
20.如圖,一個(gè)物體放在傾角為θ的斜面上,物體受重力G(物體還受到其他力的作用,圖中沒有畫出)?,F(xiàn)在需要把重力G沿平行于斜面和垂直于斜面方向分解為和。
(1)畫出重力分解的示意圖;
(2)求出兩個(gè)分力和的大小。
【答案】(1)見解析;(2),
【詳解】(1)重力分解的示意圖如圖所示
(2)由示意圖可知
力的分解及應(yīng)用
?積累與運(yùn)用
幾種常見的力的分解
圖甲 圖乙 圖丙
1.如圖甲,重力分解為沿斜面向下的 分力F?=mgsinα和垂直 斜 面 向 下 的 分 力 F?=mgcsα
2.如圖乙,將重力分解為使球壓緊擋 板的分力F?=mgtanα和 使 球 壓 緊 斜 面 的 分 力
3.如圖丙,將重力分解為使球壓緊豎直墻壁的分力F?=mg tan α和使球拉緊懸線的分力
21.如圖甲所示是斧子砍進(jìn)木樁時(shí)的示意圖,其橫截面如圖乙所示,斧子的剖面可視作頂角為θ的等腰三角形,若施加豎直向下的力與斧子的重力合計(jì)為F,則( )
A.側(cè)向分力F1、F2大小為
B.F越小,斧頭對(duì)木樁的側(cè)向壓力越大
C.相同的力F,θ越大的斧子,越容易劈開木樁
D.相同的力F,θ越小的斧子,越容易劈開木樁
【答案】D
【詳解】AB.如圖所示,將力F進(jìn)行分解,由幾何關(guān)系可知
解得
可知,力F越小,側(cè)向分力F1、F2越小,則斧頭對(duì)木樁的側(cè)向壓力越小,故AB錯(cuò)誤;
CD.由AB選項(xiàng)可知
則施加相同的力F,θ越小,斧頭對(duì)木樁的側(cè)向壓力越大,越容易劈開木樁,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選D。
22.如圖所示,將一個(gè)已知力F分解為、,已知F=10N,與F的夾角為37°,則的最小值是(,)( )
A.6NB.1NC.1.5ND.3N
【答案】A
【詳解】當(dāng)與垂直,最小,最小值是
故選A。
23.如圖所示,將光滑斜面上的物體的重力分解為、兩個(gè)力,下列結(jié)論正確的是( )
A.就是物體受到的下滑力
B.物體受、、三個(gè)力作用
C.物體受、兩個(gè)力作用
D.、二個(gè)分力共同作用的效果跟支持力N的作用效果相同
【答案】C
【詳解】A.、是重力的分力,不是物體實(shí)際受到的力,故A錯(cuò)誤;
BC.物體受、兩個(gè)力作用,故B錯(cuò)誤,C正確;
D.、二個(gè)分力共同作用的效果跟重力的作用效果相同,故D錯(cuò)誤。
故選C。
24.下列關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的說法中,正確的是( )
A.用雞蛋撞擊碗邊,雞蛋破了而碗無損壞,是因?yàn)殡u蛋受的撞擊力更大
B.把一個(gè)力分解為兩個(gè)分力時(shí),兩個(gè)分力不可能同時(shí)大于合力
C.物體對(duì)桌面的壓力是由于該物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的
D.跳水運(yùn)動(dòng)員在跳離踏板后上升的過程中,處于超重狀態(tài)
【答案】C
【詳解】A.根據(jù)牛頓第三定律,用雞蛋撞擊碗邊,雞蛋受的撞擊力等于碗受的撞擊力,雞蛋破了而碗無損壞,是因?yàn)殡u蛋的外殼容易破碎,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)平行四邊形定則,把一個(gè)力分解為兩個(gè)分力時(shí),兩個(gè)分力可能同時(shí)大于合力,故B錯(cuò)誤;
C.物體對(duì)桌面的壓力是由于該物體發(fā)生彈性形變要恢復(fù)原狀而產(chǎn)生的,故C正確;
D.跳水運(yùn)動(dòng)員在跳離踏板后上升的過程中,受到重力作用,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),故D錯(cuò)誤。
故選C。
25.如圖所示,一物體在12N的拉力作用下沿水平方向前進(jìn),該力與水平方向夾角為,若將該力分解為水平向右和豎直向上的兩個(gè)力,則水平方向的分力大小為( )
A.B.C.D.6N
【答案】B
【詳解】該力水平方向的分力大小為
故選B。
(多選)26.如圖所示,某人游泳時(shí),某時(shí)刻手掌對(duì)水的作用力大小為20N,該力與水平方向的夾角為37°,若把該力分解為水平向左和豎直向下的兩個(gè)力,則水平方向和豎直方向的分力大小分別為(sin37°=0.6,cs37°=0.8)( )
A.水平分力為12NB.水平分力為16N
C.豎直分力為12ND.豎直分力為16N
【答案】BC
【詳解】AB.根據(jù)力的分解規(guī)律,水平方向的分力大小為
故A錯(cuò)誤,B正確;
CD.根據(jù)力的分解規(guī)律,豎直方向的分力大小為
故C正確,D錯(cuò)誤。
故選BC。
1.白石天河大橋位于我縣境內(nèi),橋梁全長(zhǎng)826米,主橋?qū)?7.5米,橋梁設(shè)計(jì)為獨(dú)塔單索面斜拉橋(所有鋼索都處在同一豎直面內(nèi)),將白鷺的造型應(yīng)用于橋塔之上,猶如兩只白鷺比翼雙飛,充分體現(xiàn)了巢湖沿岸獨(dú)特的水鳥意境,其索塔與鋼索如圖所示,下列說法正確的是( )
A.增加鋼索的數(shù)量,可以減小索塔受到的向下的壓力
B.為了減小鋼索承受的拉力,可以適當(dāng)降低索塔的高度
C.索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱且拉力大小相等時(shí),鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下
D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下,索塔兩側(cè)的鋼索必須對(duì)稱分布
【答案】C
【詳解】AB.對(duì)橋身進(jìn)行受力分析可知,鋼索對(duì)橋身的拉力的合力與橋身的重力大小相等、方向相反則鋼索對(duì)索塔向下的壓力數(shù)值上等于橋身的重力,即增加鋼索的數(shù)量,鋼索對(duì)索塔的壓力大小恒定不變,合力一定,分力間的夾角越小,則分力越小。為了減小鋼索承受的拉力,應(yīng)該增大索塔的高度,達(dá)到減小鋼索間夾角的目的,故AB錯(cuò)誤;
C.根據(jù)對(duì)稱性可知,索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱分布拉力大小相等時(shí),水平分力抵消,鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下,故C正確;
D.若索塔兩側(cè)的鋼索不是對(duì)稱分布,受力分析,如圖所示
當(dāng)索塔受到鋼索的合力豎直向下時(shí),則有
即只要滿足
索塔受到鋼索的合力就是豎直向下,即索塔兩側(cè)的鋼索可以不是對(duì)稱分布,故D錯(cuò)誤。
故選C。
2.兩個(gè)力和之間的夾角,其合力為,以下說法正確的是( )
A.合力比分力和中的任何一個(gè)力都大
B.當(dāng)和大小不變時(shí),角減小,合力一定減小
C.合力F不可能大于
D.合力不可能小于
【答案】C
【詳解】A.根據(jù)平行四邊形定則可知,合力可以比分力中的任何一個(gè)力都大,也可以比分力中的任何一個(gè)力都小,還可以等于其中任意一個(gè)分力,故A錯(cuò)誤;
B.當(dāng)和大小不變時(shí),角減小,根據(jù)平行四邊形定則可知,合力F一定增大,故B錯(cuò)誤;
CD.合力大小的變化范圍為
則
故C正確,D錯(cuò)誤。
故選C。
3.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到三個(gè)水平力的作用,這三個(gè)力的大小分別為3N、4N和5N。這三個(gè)力合力的最小值和最大值分別為( )
A.0,10NB.2N,10NC.0,12ND.2N,12N
【答案】C
【詳解】根據(jù)兩個(gè)分力的合理范圍
可知3N、4N兩個(gè)力合力的范圍為
同理得出與5N合力取得最小值時(shí)的大小為5N,所以與5N合力的最小值為0N;的大小為7N時(shí)與5N合力取得最大值,即12N。
故選C。
4.如圖所示,作用在一個(gè)物體上的六個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F、2F、3F、4F、5F、6F,相鄰兩力間的夾角均為60°,其合力為;若撤去其中的一個(gè)大小為3F的力,其余五個(gè)力的合力為,則下列結(jié)論正確的是( )
A.,,方向與3F方向相同
B.,,方向與6F方向相同
C.,,方向與6F方向相同
D.,,方向與3F方向相同
【答案】B
【詳解】如圖所示
求六個(gè)共點(diǎn)力的合力先求共線的兩個(gè)力的合力,共線的兩個(gè)力的合力都為3F且兩兩的夾角都為120°,再求其中兩個(gè)力的合力,作出平行四邊形為菱形,由幾何關(guān)系知合力也為3F且方向與另一個(gè)3F的力反向,故;若撤去其中的一個(gè)大小為3F的力,則其余五個(gè)力的合力與3F的力等大反向,即,方向與6F的力方向相同。
故選B。
5.已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為50 N,分力F1的方向與合力F的方向成30°角,分力F2的大小為30N,則( )
A.F1的大小是唯一的
B.F2的方向是唯一的
C.F2有兩個(gè)方向
D.F2可取任意方向
【答案】C
【詳解】如圖所示,以F的末端為圓心、以30N為半徑畫一個(gè)圓弧,圓弧與F1有兩個(gè)交點(diǎn),這樣F2就有兩種可能,因此F2有兩個(gè)方向。
故選C。
6.如圖所示,有六個(gè)力分別組成正六邊形的六個(gè)邊,還有三個(gè)力分別為此正六邊形的對(duì)角線,若F1已知,這九個(gè)力作用在同一點(diǎn)上,則這九個(gè)力的合力大小為( )
A.0B.F1
C.9F1D.12F1
【答案】C
【詳解】根據(jù)力的三角形定則,由題圖可知,F(xiàn)7和F3的合力為F8,F(xiàn)4和F9的合力為F8,F(xiàn)1和F6的合力為,因?yàn)槭钦呅?,所以力的大小關(guān)系為
F8=2F1、F2=F5=F1
則九個(gè)力的合力大小為
聯(lián)立,解得
故選C。
7.某中學(xué)生投擲鉛球,某時(shí)刻推力F與水平方向的夾角為(斜向上),則該力在豎直方向的分力大小為( )
A.B.C.D.
【答案】B
【詳解】力F與水平方向的夾角為θ(斜向上),由力的正交分解可知,該力的豎直分力為Fsinθ。
故選B。
8.風(fēng)對(duì)帆面的作用力垂直于帆面,它能分解成兩個(gè)分力:垂直于航向的分力,會(huì)被很大的水的橫向阻力平衡;沿著航向的分力,提供船向前的動(dòng)力。下列船帆與風(fēng)的方向組合能使船沿航向方向行駛的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【詳解】A.圖中船帆受到風(fēng)的作用力,如圖所示
由于F2方向與航向相反,故A錯(cuò)誤;
B.圖中船帆受到風(fēng)的作用力,如圖所示
由于F2方向與航向相反,故B錯(cuò)誤;
C.圖中船帆受到風(fēng)的作用力,如圖所示
由于F2方向與航向相反,故C錯(cuò)誤;
D.圖中船帆受到風(fēng)的作用力,如圖所示
由于F2方向與航向相同,故D正確。
故選D。
(多選)9.為使艦載機(jī)在幾秒內(nèi)迅速停在航母上,需要利用阻攔索將艦載機(jī)高速攔停,此過程可簡(jiǎn)化為如圖所示模型,設(shè)航母表面為一平面,阻攔索兩端固定,并始終與航母平面平行,艦載機(jī)從正中央鉤住阻攔索,實(shí)現(xiàn)減速。阻攔索為彈性裝置,剛剛接觸阻攔索就處于繃緊狀態(tài),下列說法正確的是( )
A.艦載機(jī)落在航母上鉤住阻攔索時(shí),只受重力、阻攔索的拉力和航母平面的摩擦力三個(gè)力作用
B.艦載機(jī)鉤住阻攔索繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的過程中,阻攔索對(duì)艦載機(jī)的彈力在變大
C.艦載機(jī)鉤住阻攔索繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的過程中,艦載機(jī)所受的合力不變
D.當(dāng)阻攔索被拉至夾角為時(shí),設(shè)阻攔索的張力為F,則阻攔索對(duì)艦載機(jī)的作用力大小為
【答案】BD
【詳解】A.艦載機(jī)落在航母上鉤住阻攔索時(shí),除了受重力、阻攔索的拉力、航母平面的摩擦力,還受母平面的支持力作用,故A錯(cuò)誤;
B.艦載機(jī)鉤住阻攔索繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的過程中,阻攔索的形變量變大,阻攔索對(duì)艦載機(jī)的彈力在變大,故B正確;
C.艦載機(jī)鉤住阻攔索繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的過程中,阻攔索的張力為,則合力為
由于變大,減小,不變,則合力變大,故C錯(cuò)誤;
D.當(dāng)阻攔索被拉至夾角為60°時(shí),設(shè)阻攔索的張力為,則阻攔索對(duì)艦載機(jī)的拉力大小為
故D正確。
故選BD。
(多選)10.下列說法正確的是( )
A.重力的方向可能不豎直向下
B.在曲面上彈力的方向一定與過接觸點(diǎn)的切平面垂直
C.摩擦力既可能是動(dòng)力也可能是阻力
D.兩力合成夾角為銳角或直角時(shí),其中一個(gè)力增大,合力可能增大也可能減少
【答案】BC
【詳解】A.重力的方向豎直向下,故A錯(cuò)誤;
B.在曲面上彈力的方向一定與過接觸點(diǎn)的切平面垂直,故B正確;
C.若摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相同,為動(dòng)力;若相反,為阻力,故C正確;
D.如圖所示
由三角形定則和夾角為銳角時(shí),其中一個(gè)力增大時(shí),合力可能先減小后增大。
如圖所示
由三角形定則和夾角為直角時(shí),其中一個(gè)力增大時(shí),合力逐漸增大。
故D錯(cuò)誤。
故選BC。
(多選)11.一物體受到三個(gè)共面共點(diǎn)力、、的作用,三力的矢量關(guān)系如圖所示(小方格邊長(zhǎng)相等),則下列說法正確的是( )
A.三力的合力有最大值,方向不確定
B.三力的合力有唯一值,方向與同向
C.三力的合力有唯一值,方向與同向
D.兩力的合力為,方向與同向
【答案】BD
【詳解】D.以力F1和F2為鄰邊作平行四邊形,其合力與F3共線,大小
如圖所示
故D正確;
ABC.F12再與第三個(gè)力F3合成求合力F合,可得
即三力的合力有唯一值,方向與同向。故B正確;AC錯(cuò)誤。
故選BD。
(多選)12.如圖所示,將光滑斜面上的物體的重力mg分解為F1、F2兩個(gè)力,下列結(jié)論正確的是( )
A.F2就是物體對(duì)斜面的正壓力
B.物體受N、mg兩個(gè)力作用
C.物體受mg、N、F1、F2四個(gè)力作用
D.F1、F2二個(gè)分力共同作用的效果跟重力mg的作用效果相同
【答案】BD
【詳解】A.F2是重力垂直于斜面的分力,不是物體對(duì)斜面的壓力,故A錯(cuò)誤;
BC.力mg與F1、F2是合力與分力的關(guān)系,而物體實(shí)際上只受重力和支持力這兩個(gè)力的作用,故B正確,C錯(cuò)誤;
D.F1、F2是mg的二個(gè)分力,這兩個(gè)分力共同作用的效果跟重力mg的作用效果相同,故D正確。
故選BD。
(多選)13.力的合成和分解在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列各種應(yīng)用說法正確的是( )
A.高大的橋要建很長(zhǎng)的引橋,減小橋面的傾角,是為了減小汽車重力沿橋面向下的分力,達(dá)到行車方便和安全的目的
B.幼兒園的滑梯很陡,是為了增加小孩滑滑梯時(shí)受到的重力,使小孩下滑得更快
C.運(yùn)動(dòng)員做引體向上(緩慢上升)動(dòng)作時(shí),雙臂張開很大的角度時(shí)要比雙臂豎直平行時(shí)覺得手臂用力大,是由于張開時(shí)手臂產(chǎn)生的合力增大的緣故
D.磨刀不誤砍柴工,刀尖越鋒利,用同樣大的力作用在刀背上,刀劈開物體時(shí)對(duì)物體側(cè)向推力變大
【答案】AD
【詳解】A.高大的橋要建很長(zhǎng)的引橋,減小橋面的傾角,是為了減小汽車重力沿橋面向下的分力,達(dá)到行車方便和安全的目的,故A正確;
B.幼兒園的滑梯很陡,是為了增加小孩滑滑梯時(shí)受到的重力的分力,使小孩下滑得更快,重力不變,故B錯(cuò)誤;
C.雙臂張開很大的角度時(shí)與雙臂豎直平行時(shí)比較,合力不變,隨著夾角越大,其分力越大,故C錯(cuò)誤;
D.磨刀不誤砍柴工,刀尖越鋒利,用同樣大的力作用在刀背上,刀劈開物體時(shí)對(duì)物體側(cè)向推力變大,故D正確。
故選AD。
(新考法)1.兩個(gè)向量的夾角是多少度的時(shí)候,可以用“獨(dú)立思想”,認(rèn)為這兩個(gè)向量“互不影響”,具有獨(dú)立性。則有( )
A.180°B.60°C.30°D.90°
【答案】D
【詳解】設(shè)兩個(gè)都不是零的向量分別為A、B,當(dāng)兩個(gè)向量A、B垂直時(shí),即A?B=0時(shí),它們之間沒有共同方向的分量,認(rèn)為這兩個(gè)向量“互不影響”,具有獨(dú)立性。因此由向量的點(diǎn)積公式可得
解得
故選D。
2.兩個(gè)共點(diǎn)力、的夾角為,合力為F,則下列說法正確的是( )
A.若僅增大,則F可能增大B.若僅增大,則F一定增大
C.若僅減小,則F的大小一定改變D.F一定小于或等于和的代數(shù)和
【答案】D
【詳解】A.根據(jù)力的合成公式
若僅增大,csθ減小,則F減小,故A錯(cuò)誤;
B.若,僅增大,則F有可能會(huì)減小,故B錯(cuò)誤;
C.若為鈍角,如圖所示
僅減小,則F的大小可能不改變,故C錯(cuò)誤;
D.由力的合成方法可知,兩力合力的范圍
所以F一定小于或等于和的代數(shù)和,故D正確;
故選D。
(新情境)3.如圖,生產(chǎn)車間有兩個(gè)相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙,甲的速度為,小工件離開甲前與甲的速度相同,并平穩(wěn)地傳到乙上,乙的寬度足夠大,速度為。工件從滑上傳送乙至二者相對(duì)靜止的過程中,下列說法正確的是( )
A.以地面為參考系,工件在乙上滑動(dòng)的軌跡是直線
B.工件在乙上滑動(dòng)時(shí),受到乙的摩擦力方向不變
C.以乙為參考系,工件在乙上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D.工件沿垂直于乙的速度減小為0時(shí),工件的速度大小等于
【答案】B
【詳解】A.在地面參考系中,沿甲運(yùn)動(dòng)的方向滑動(dòng)摩擦力分力向左,沿乙運(yùn)動(dòng)的方向滑動(dòng)摩擦力沿乙運(yùn)動(dòng)的方向,合初速沿甲運(yùn)動(dòng)的方向,則合力與初速度不平行,所以工件做的不是直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;
D.設(shè)時(shí)刻摩擦力與縱向的夾角為,側(cè)向(x軸方向)、縱向(y軸方向)加速度的大小分別為,,則
很短的時(shí)間內(nèi),側(cè)向、縱向的速度增量大小分別為
解得
由題意可知
則
所以工件沿垂直于乙的速度減小為0時(shí),工件的速度等于,故D錯(cuò)誤;
B.工件在乙上滑動(dòng)時(shí),在x軸方向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在y軸方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),可知兩個(gè)方向上摩擦力的分力不變,受到乙的摩擦力方向不變,當(dāng)工件沿垂直于乙的速度減小為0時(shí),不受摩擦力,故工件在乙上滑行的過程中所受摩擦力方向不變,故B正確;
C.在乙參考系中,如圖所示
摩擦力的合力與合初速度方向相反,故工件在乙上滑動(dòng)的軌跡是直線做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤。
故選B。
(新考法)(多選)4.如圖所示為荷蘭科學(xué)家斯蒂文在17世紀(jì)初出版的《靜力學(xué)原理》一書的封面,其中心所繪的圖放大如圖所示:在一個(gè)固定的三棱體上架著用細(xì)繩串起來的14個(gè)小球,小球的質(zhì)量都是一樣的,相鄰小球之間的繩長(zhǎng)也是一樣的,不考慮摩擦力的影響,由靜止釋放這一串小球,則下列說法中正確的是( )
A.下面的8個(gè)小球中,任何兩個(gè)處于等高處的小球的受力情況都是對(duì)稱的
B.三棱體左側(cè)面上小球個(gè)數(shù)多于右側(cè)面,因此這串小球?qū)⒛鏁r(shí)針持續(xù)加速轉(zhuǎn)動(dòng)
C.三棱體右側(cè)面陡一些,右側(cè)面滑下的一個(gè)小球重力勢(shì)能的減少量,大于左側(cè)面同時(shí)上升的一個(gè)小球重力勢(shì)能的增加量,因此這串小球?qū)㈨槙r(shí)針持續(xù)加速轉(zhuǎn)動(dòng)
D.三棱體左側(cè)面上的所有小球的重力沿左側(cè)面向下的分力,等于右側(cè)面上的所有小球的重力沿右側(cè)面向下的分力,因此這樣架著的一串小球不會(huì)自己移動(dòng)起來
【答案】AD
【詳解】A.以下面的8個(gè)小球整體為研究對(duì)象,如果它在一邊的力超過另一邊,它將向右或者向左滑動(dòng),由于串珠的循環(huán)性,將成為永動(dòng)機(jī),這不可能。整體必處于靜止?fàn)顟B(tài),下面兩邊各4個(gè)小球整體受力對(duì)稱,因此兩邊任何兩個(gè)處于等高處的小球的受力也必對(duì)稱,選項(xiàng)A正確;
BC.由上可知串珠整體必處于靜止?fàn)顟B(tài),否則,由于串珠的循環(huán)運(yùn)動(dòng),將成為永動(dòng)機(jī),這不可能。選項(xiàng)BC錯(cuò)誤;
D.由于懸掛在下面的鏈條兩邊是對(duì)稱的,這說明每一邊的力是相等的,若下面部分的串珠被剪掉,斜面上的串珠會(huì)依然平衡,所以三棱體上左側(cè)面所有小球的重力沿斜面的分力必等于右側(cè)面所有小球的重力沿斜面的分力,選項(xiàng)D正確。
故選AD。
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