（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 課時(shí)分層作業(yè) 五 2.2 力的合成與分解.doc

課時(shí)分層作業(yè) 五 力的合成與分解 (45分鐘　100分) 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)題組】 一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。1～6題為單選題,7～10題為多選題) 1.兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為6 N和8 N,這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力的最大值是 (　　) A.6 N B.8 N C.10 N D.14 N 【解析】選D。當(dāng)夾角為零時(shí)合力最大,最大值為6 N+8 N=14 N,所以D正確。 2.一體操運(yùn)動(dòng)員倒立并靜止在水平地面上,下列圖示姿勢(shì)中,沿手臂的力F最大的是 (　　) 【解析】選D。將人所受的重力按照效果進(jìn)行分解,由于大小方向確定的一個(gè)力分解為兩個(gè)等大的力時(shí),合力在分力的角平分線上,且兩分力的夾角越大,分力越大,因而D正確。 3.如圖所示是兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F跟它的兩個(gè)分力之間的夾角θ的關(guān)系圖象,則這兩個(gè)分力的大小分別是 (　　) A.1 N和4 N B.2 N和3 N C.1 N和5 N D.2 N和4 N 【解析】選B。設(shè)兩個(gè)力分別為F1、F2,F1>F2,當(dāng)兩個(gè)力的夾角為180度時(shí),合力為1 N,則F1-F2=1 N。當(dāng)兩個(gè)力的夾角為0度時(shí),合力為5 N,則F1+F2=5 N。解得F1=3 N,F2=2 N。故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。 4.如圖所示,物體靜止于光滑水平面M上,水平恒力F1作用于物體,現(xiàn)要使物體沿著OO′方向做直線運(yùn)動(dòng)(F1和OO′都在M平面內(nèi))。那么必須同時(shí)再加一個(gè)力F2,則F2的最小值是(　　) A.F1cosθ B.F1sinθ C.F1tanθ D. 【解析】選B。要使物體沿OO′方向做直線運(yùn)動(dòng),則物體受到的合力F沿OO′方向,如圖,由三角形定則知,當(dāng)F2方向垂直O(jiān)O′時(shí),F2有最小值,為F2=F1sinθ,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 5.如圖所示,質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平面上。小車上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球,M>m?，F(xiàn)用一力F水平向右拉小球,使小球和車一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向成α角,細(xì)線的拉力為T;若用另一力F′水平向左拉小車,使小球和車一起以加速度a′向左運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向也成α角,細(xì)線的拉力為T′。則 (　　) A.a′=a,T′=T B.a′>a,T′=T C.a′<a,T′=T D.a′>a,T′>T 【解析】選B。先對(duì)左圖中情況下的整體受力分析,受重力、支持力和拉力 根據(jù)牛頓第二定律,有 F=(M+m)a　 再對(duì)左圖中情況下的小球受力分析,如圖 根據(jù)牛頓第二定律,有F-Tsinα=ma Tcosα-mg=0 由以上三式可解得T= a= 再對(duì)右圖中小球受力分析,如圖 由幾何關(guān)系得: F合=mgtanα T′= 再由牛頓第二定律,得到a′=gtanα 由于M >m,故a′>a,T′=T,故選B。 6.(2018焦作模擬)如圖所示,一根勻質(zhì)繩質(zhì)量為M,其兩端固定在天花板上的A、B兩點(diǎn),在繩的中點(diǎn)懸掛一重物,質(zhì)量為m,懸掛重物的繩PQ質(zhì)量不計(jì)。設(shè)α、β分別為繩子端點(diǎn)和中點(diǎn)處繩子的切線方向與豎直方向的夾角,則 (　　) A.= B.= C.= D.= 【解析】選A。設(shè)繩子端點(diǎn)處和中點(diǎn)處繩子張力大小分別為F1、F2。對(duì)整體研究,分析受力,如圖甲所示,根據(jù)平衡條件得:F1cos α=(M+m)g ① 對(duì)左半邊繩子研究(如圖乙)得: F1cos α=F2cos β+Mg ② F1sin α=F2sin β ③ 由①②得到:F2cos β=mg ④ 則由③∶①得:tan α= ⑤ 由③∶④得:tan β= ⑥ 所以由③⑤⑥聯(lián)立得:=。 7.如圖所示,截面是直角梯形的物塊放在光滑水平地面上,其兩個(gè)側(cè)面恰好與兩個(gè)固定在地面上的壓力傳感器P和Q相接觸,斜面ab上的ac部分光滑,cb部分粗糙。開始時(shí)兩壓力傳感器的示數(shù)均為零。在a端由靜止釋放一金屬塊,下列說法正確的是(　　) A.金屬塊在ac之間運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器P、Q示數(shù)均為零 B.金屬塊在ac之間運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器P的示數(shù)為零,Q的示數(shù)不為零 C.金屬塊在cb之間運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器P、Q示數(shù)可能均為零 D.金屬塊在cb之間運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器P的示數(shù)一定不為零,Q的示數(shù)一定為零 【解析】選B、C。金屬塊在ac之間運(yùn)動(dòng)時(shí),斜面對(duì)物塊的作用力垂直于斜面向上,根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊對(duì)斜面的作用力垂直于斜面向下,所以傳感器P的示數(shù)為零,Q的示數(shù)不為零,A錯(cuò)誤,B正確;金屬塊在cb之間運(yùn)動(dòng)時(shí),如果加速向下運(yùn)動(dòng),斜面對(duì)物塊在水平方向的作用力向左,根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊對(duì)斜面水平方向的作用力水平向右,傳感器P示數(shù)為零,Q的示數(shù)不為零;如果勻速向下運(yùn)動(dòng),斜面對(duì)物塊的作用力向上,根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊對(duì)斜面的作用力豎直向下,傳感器P、Q的示數(shù)均為零;如果物塊減速向下運(yùn)動(dòng),斜面對(duì)物塊在水平方向的作用力向右,根據(jù)牛頓第三定律可知物塊對(duì)斜面水平方向的作用力水平向左,傳感器P示數(shù)不為零,Q的示數(shù)為零,所以C正確,D錯(cuò)誤。 8.如圖,將力F(大小已知)分解為兩個(gè)分力F1和F2,F2和F的夾角θ小于90。則關(guān)于分力F1,以下說法中正確的是 (　　) A.當(dāng)F1>Fsin θ時(shí),肯定有兩組解 B.當(dāng)F>F1>Fsin θ時(shí),肯定有兩組解 C.當(dāng)F1<Fsin θ時(shí),有唯一一組解 D.當(dāng)F1<Fsin θ時(shí),無解 【解析】選B、D。已知合力、一個(gè)分力的方向、另一個(gè)分力的大小,根據(jù)平行四邊形定則作圖,如圖所示:當(dāng)F>F1>Fsin θ,有兩組解;當(dāng)F1>Fsin θ時(shí),可能有一個(gè)解,當(dāng)F1<Fsin θ時(shí),無解。 9.(2018商丘模擬)如圖所示,質(zhì)量為M的斜劈放置在水平地面上,細(xì)線繞過滑輪O1、O3連接m1、m3物體,連接m1細(xì)線與斜面平行,滑輪O3由細(xì)線固定在豎直墻O處,滑輪O1用輕質(zhì)桿固定在天花板上,動(dòng)滑輪O2跨在細(xì)線上,其下端懸掛質(zhì)量為m2的物體,初始整個(gè)裝置靜止,不計(jì)細(xì)線與滑輪間摩擦,下列說法正確的是 (　　) A.若增大m2質(zhì)量,m1、M仍靜止,待系統(tǒng)穩(wěn)定后,細(xì)線張力大小不變 B.若增大m2質(zhì)量,m1、M仍靜止,待系統(tǒng)穩(wěn)定后,地面對(duì)M摩擦力變大 C.若將懸點(diǎn)O上移,m1、M仍靜止,待系統(tǒng)穩(wěn)定后,細(xì)線與豎直墻夾角變大 D.若將懸點(diǎn)O上移,m1、M仍靜止,待系統(tǒng)穩(wěn)定后,地面對(duì)M摩擦力不變 【解析】選A、D。若增大m2質(zhì)量,m1、M仍靜止,先對(duì)物體m3分析,受重力和拉力而平衡,說明細(xì)線的拉力大小保持不變,再隔離m1和斜面體整體分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,根據(jù)平衡條件,摩擦力等于拉力的水平分力,由于拉力不變,故地面對(duì)M摩擦力不變,故A正確,B錯(cuò)誤;若將懸點(diǎn)O上移,m1、M仍靜止,細(xì)線的拉力依然等于m3g,大小不變,先分析m2,由于重力不變,兩個(gè)拉力的大小也不變,故根據(jù)平衡條件,兩個(gè)拉力的方向不變,再分析滑輪O3,受三個(gè)拉力,由于兩個(gè)拉力的大小和方向不變,故根據(jù)平衡條件,第三個(gè)拉力的方向也不變,故細(xì)線與豎直墻夾角不變,故C錯(cuò)誤;最后分析m1和斜面體整體,受重力、支持力、拉力和摩擦力,根據(jù)平衡條件,摩擦力等于拉力的水平分力,由于拉力不變,故地面對(duì)M摩擦力不變,故D正確。 【加固訓(xùn)練】 (多選)如圖所示,兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng),在O點(diǎn)懸掛一重物M,將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上,此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小,FN表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后,系統(tǒng)仍靜止且O1、O2始終等高,則 (　　) A.Ff變小　　　　　 B.Ff不變 C.FN變小 D.FN變大 【解析】選B、D。系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),以整體為研究對(duì)象,在豎直方向: 2Ff=(2m+M)g,Ff=g,與兩板間距離無關(guān),B正確;以點(diǎn)O為研究對(duì)象,受力如圖,且F=F′, 根據(jù)平衡條件有:2Fcos=Mg 所以F=。擋板間的距離稍許增大后,硬桿OO1、OO2之間的夾角θ變大,F變大,則FN=Fsin變大,即木塊與擋板間正壓力變大,D正確。 10.如圖所示是骨折病人的牽引裝置示意圖,繩的一端固定,繞過定滑輪和動(dòng)滑輪后掛著一個(gè)重物,與動(dòng)滑輪相連的帆布帶拉著病人的腳,整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)。為了使腳所受的拉力增大,可采取的方法是(　　) A.只增加繩的長度 B.只增加重物的質(zhì)量 C.只將病人的腳向左移動(dòng) D.只將兩定滑輪的間距增大 【解析】選B、C。若只增加繩的長度,拉力不變,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;若只增加重物的質(zhì)量,則繩子拉力增大,腳所受的拉力增大,B選項(xiàng)正確;若只將病人的腳向左移動(dòng),則夾角θ會(huì)減小,繩子拉力的合力增大,腳所受的拉力增大,C選項(xiàng)正確;只將兩定滑輪的距離增大,則夾角θ會(huì)增大,繩子拉力的合力減小,腳所受的拉力減小,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(15分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 11.如圖所示,兩滑塊放在光滑的水平面上,中間用一細(xì)線相連,輕桿OA、OB擱在滑塊上,且可繞鉸鏈O自由轉(zhuǎn)動(dòng),兩輕桿長度相等,夾角為θ,當(dāng)豎直向下的力F作用在鉸鏈上時(shí),滑塊間細(xì)線的張力多大? 【解析】對(duì)O點(diǎn)受力分析, 并對(duì)兩個(gè)輕桿的作用力進(jìn)行合成, 則有:滑塊間細(xì)線的張力F′=Tsin 而輕桿的張力T=; 因此滑塊間細(xì)線的張力F′=tan。 答案:tan 【能力拔高題組】 1.(8分)(2018大同模擬)一鐵球懸掛在OB繩的下端,輕繩OA、OB、OC的結(jié)點(diǎn)為O,輕繩OA懸掛在天花板上的A點(diǎn),輕繩OC拴接在輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)上。第一次,保持結(jié)點(diǎn)O位置不變,某人拉著輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)從豎直位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置,如圖中的甲所示,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)記為F1。第二次,保持輕繩OC垂直于OA,緩慢釋放輕繩,使輕繩OA轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置,如圖中的乙所示,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)記為F2。則 (　　) A.F1恒定不變,F2逐漸增大 B.F1、F2均逐漸增大 C.F1先減小后增大,F2逐漸減小 D.F1逐漸增大,F2先減小后增大 【解析】選C。題圖甲中,OA與OC的合力與重力等大反向,且保持不變,OA的方向不變,通過畫平行四邊形可知,當(dāng)OC順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置時(shí),F1先減小后增大。題圖乙中,設(shè)OA繩與豎直方向的夾角為θ,因?yàn)镺A與OC垂直,且合力與重力等大反向,故F2=mgsin θ,根據(jù)題意,隨著θ的減小,F2逐漸減小,故選項(xiàng)C正確。 2.(17分)(2018滄州模擬)質(zhì)量為M的斜面傾角為θ,在水平面上保持靜止,當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在斜面上時(shí)正好勻速下滑,若用與斜面也成θ角的力F拉木塊沿斜面向上勻速上升,如圖。求: (1)求木塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 (2)求拉力F的大小。 (3)求木塊向下和向上運(yùn)動(dòng)時(shí),水平面對(duì)斜面的摩擦力大小相差多少。 【解析】(1)木塊在斜面上勻速向下運(yùn)動(dòng),有: mgsin θ=μmgcos θ,即:μ=tan θ (2)勻速上滑時(shí),平行斜面方向: Fcos θ=mgsin θ+Ff, 垂直斜面方向:Fsin θ+FN=mgcos θ, 其中:Ff=μFN, 聯(lián)立解得:F=mgsin2θ; (3)滑塊勻速下滑時(shí),對(duì)整體分析,受重力和支持力,不受摩擦力,否則不平衡,故:Ff1=0, 滑塊上滑時(shí),受重力、支持力、拉力和摩擦力,在水平方向,有:Ff2=Fcos2θ, 故ΔFf=mgsin2θcos2θ。 答案:(1)tan θ　(2)mgsin2θ (3)mgsin2θcos2θ