人教版高一物理必修第一册34力的合成和分解 同步练习带解析.docx
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人教版高一物理必修第一册34力的合成和分解同步练习带解析
2020-2021学年高中物理人教版(2019)必修第一册同步:
第三章相互作用—力4力的合成和分解
一、单项选择题
1.某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况下,该物体所受的合力最大的是( )
2.一个体操运动员在水平地面上做倒立动作,下列哪个图中沿每支手臂向下的力最大( )
3.如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体.细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连.物体静止在斜面上,弹簧测力计的示数为4.9N.关于物体受力的判断(取g=9.8m/s2),下列说法正确的是( )
A.斜面对物体的摩擦力大小为零
B.斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向上
C.斜面对物体的支持力大小为4.9
N,方向竖直向上
D.斜面对物体的支持力大小为4.9N,方向垂直斜面向上
4.如图所示,欲借助汽车的力量,将光滑凹槽中的铁球缓慢拉出,随着汽车对铁球的作用力越来越大,凹槽对球的弹力( )
A.始终水平向左,越来越大
B.始终竖直向上,越来越大
C.斜向左上方,越来越大
D.斜向左上方,大小不变
5.如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为( )
A.G和GB.
G和
G
C.
G和
GD.
G和
G
6.某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1N的大小的力),该物体所受的合外力大小正确的是( )
A.甲图中物体所受的合外力大小等于4N
B.乙图中物体所受的合外力大小等于2N
C.丙图中物体所受的合外力大小等于0
D.丁图中物体所受的合外力大小等于0
7.关于共点力,下列说法中不正确的是( )
A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,这两个力是共点力
B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力
C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用线相交于同一点,则这几个力是共点力
8.明朝谢肇的《五杂组》中记载:
“明姑苏虎丘寺庙倾斜,议欲正之,非万缗不可。
一游僧见之,曰:
无烦也,我能正之。
”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身,假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,则木楔两侧产生推力FN的大小为( )
A.
B.
C.
D.
9.水平横梁一端插在墙壁内,另一端装有小滑轮B.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取10N/kg)( )
A.50N B.50
N C.100N D.100
N
10.如图所示,用两个弹簧测力计同时作用在水平橡皮条上,使之沿水平方向伸长到一定长度;改用一个弹簧测力计拉该橡皮条,使之沿水平方向伸长到相同长度.下列说法正确的是( )
A.F是F1、F2的合力
B.F1、F2是F的分力
C.若保持甲中的橡皮条在图示位置,可以只改变图中F1的大小,F1的方向和F2的大小和方向均保持不变
D.若保持甲中的橡皮筋在图示位置,可以只改变图中F2的大小,F2的方向和F1的大小和方向均保持不变
11.力的合成和分解在生产和生活中有着重要的作用,下列说法中正确的是( )
A.高大的桥要建很长的引桥,减小斜面的倾角,是为了减小汽车重力沿桥面向下的分力,达到行车方便和安全的目的
B.幼儿园的滑梯很陡,是为了增加小孩滑梯时受到的重力,使小孩下滑得更快
C.运动员做引体向上(缓慢上升)动作时,双臂张开很大的角度时要比双臂竖直平行时觉得手臂用力大,是因为张开时手臂产生的合力增大的缘故
D.帆船能逆风行驶,说明风力一定能分解出沿船前进方向的分力
12.一件行李重为G,被绳OA和OB吊在空中,OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2,如图所示,则( )
A.F1、F2的合力是G
B.F1、F2的合力是F
C.行李对绳OA的拉力方向与F1方向相反,大小相等
D.行李受到重力G、OA绳拉力F1、OB绳拉力F2,还有F共四个力
二、非选择题
13.小明坐在窗前做完了物理作业后,盯着邻居家外墙上支放的空调室外机研究起来。
他发现邻居家支放空调室外机的支架是两个边长大约是3︰4︰5的直角三角形支架,室外机恰好对称地放在两个支架的正中央(这样每个支架大概就承受一半的重量),如图所示。
他估测该室外机的质量大约在60kg左右,而且支架材料的质量跟室外机相比应该可忽略不计。
进一步他还发现,邻居家的室外机安放的比较靠外,其重心大致位于两个三角形的小锐角顶点连线AA′的正上方。
试根据以上信息,并结合你对题中图片的观察,建立合理模型,帮小明大致计算出支架AB和支架AC受到的力的大小。
14.如图所示,一条小船在河中向正东方向行驶,船上挂起一风帆,帆受侧向风作用,风力大小F1为100N,方向为东偏南30°,为了使船受到的合力能恰沿正东方向,岸上一人用一根绳子拉船,绳子取向与河岸垂直,求出风力和绳子拉力的合力大小及绳子拉力F2的大小.
15.如图所示,劲度系数为k1=100N/m的弹簧A上端固定在光滑木板的顶端,木板竖直放置,弹簧A下端悬挂质量为m=2kg的物体P,P下面通过劲度系数为k2=200N/m的弹簧B悬挂另一质量也为m=2kg的物体Q.P、Q轻靠在木板左侧,整个装置静止后,将木板绕其下端沿顺时针方向缓慢旋转60°.稳定后,P、Q相对木板顶端移动的距离各为多少?
(g取10m/s2)
16.如图所示,用绳AC和BC吊起一个重50N的物体,两绳AC、BC与竖直方向的夹角分别为30°和45°,求绳AC和BC对物体的拉力.
答案及解析
1.C
解析:
设小正方形边长长度代表1N,选项A,先将F1与F3合成,然后再用勾股定理,求得合力等于5N;选项B,先将F1与F3沿水平和竖直方向正交分解,再合成,求得合力等于5N;选项C,可将F3沿水平和竖直方向正交分解,求得合力等于6N;选项D,根据三角形法则,图中合力等于0.
2.D
解析:
将重力沿两胳膊的方向分解,合力一定时夹角越大分力越大,夹角越小时分力越小,故选项D正确。
3.A
解析:
由题图可知,细绳上拉力等于弹簧测力计的示数,F绳=4.9N.设物体受到一个沿斜面向下的摩擦力Ff,则物体静止在斜面上受到四个力的作用:
重力G、斜面对物体的支持力FN、绳拉力F绳、斜面对物体的静摩擦力Ff,将重力G分解成沿斜面向下的分力Gx和垂直斜面向下的分力Gy.则Gx=mgsin30°=4.9N,Gy=mgcos30°=4.9
N,物体受力平衡,FN=Gy=4.9
N,选项D错误;斜面对物体的支持力FN垂直斜面向上,选项C错误;由Ff+Gx=F绳,代入数据得,Ff=0,斜面对物体没有摩擦力,选项A正确,选项B错误.
4.C
解析:
汽车缓慢拉铁球时,铁球受力如图所示,
所以凹槽对铁球的弹力指向左上方,且FN=
,随汽车拉力的增大而增大,选项C正确。
5.B
解析:
由对称性可知,两绳的拉力大小应相等;由平衡条件可知,竖直方向上2Fcos45°=G,F=
G,选项B正确.
6.D
解析:
用作图法可得甲图中合力等于5N,乙图中合力等于5N,丙图中合力等于6N,丁图中合力等于0,故选D。
7.A
解析:
根据共点力的概念,几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于同一个点,这几个力叫做共点力,所以选项C、D正确.一对平衡力一定作用在同一条直线上,它们一定是共点力,故选项B正确.对于选项A中所描述的两个力,它们有可能一上一下,互相平行但不共点,所以A项错误.
8.C
解析:
根据题意,将力F按作用效果分解,如图所示,
得:
FN=
,故C正确,A、B、D错误。
9.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.从图中看出∠CBD=120°,∠CBE=∠DBE得∠CBE=∠DBE=60°,即△CBE是等边三角形,故F合=100N.
10.AB
解析:
本题中两个弹簧的拉力与一个弹簧的拉力产生了相同的形变效果,故F是F1与F2的合力,F1与F2是F的分力,故选项A、B正确;保持甲中的橡皮条在图示位置,即保证F1、F2的合力不变,改变其中一个分力的大小而方向不变,则另一个分力大小一定变化,故选项C、D错误.
11.AD
解析:
汽车上桥时重力沿斜面向下的分力为mgsinθ,当引桥长时θ角小,重力向下的分力小时车行驶方便、安全,A正确;B中滑梯陡与小孩重力互不相干,B错误;C中双臂产生的合力大小均等于人的重力,C错误;风吹船帆使之向前航行一定是风力可以分解为沿船前进方向的分力,D正确.
12.BC
解析:
合力与分力具有等效替代的关系.所谓等效是指力F的作用效果与其分力F1、F2共同作用产生的效果相同.F1和F2的合力的作用效果是把行李提起来,而G的作用效果是使行李下落,另外产生的原因(即性质)也不相同,故A错误;F1和F2的作用效果和F的作用效果相同,故B正确;行李对绳OA的拉力与拉行李的力F1是相互作用力,等大反向,不是一个力,故C项正确;合力F是为研究问题方便而假想出来的力,实际上不存在,应与实际受力区别开来,故D项错误.
13.答案:
模型图见解析。
FAB=400N;FAC=500N。
解析:
模型图如图所示,
将重力按实际作用效果分解如图,则有
=
,得FAC=500N;
=
,得FAB=400N。
14.答案:
50
N 50N
解析:
如图所示,以F1、F2为邻边作平行四边形,使合力F沿正东方向,则
F=F1cos30°=100×
N=50
N.
F2=F1sin30°=100×
N=50N.
15.答案:
0.2m 0.25m
解析:
应用整体法受力分析,根据胡克定律求上面弹簧的长度,然后应用隔离法对Q受力分析,根据胡克定律求下面弹簧的长度;同理,将木板绕其下端沿顺时针方向缓慢旋转60°后,分别对整体和Q进行受力分析即可.
木板竖直时对物体P有:
k1x1=2mg
代入数据解得:
x1=0.4m
对物体Q有:
k2x2=mg
代入数据解得:
x2=0.1m
木板旋转后对物体P有:
k1x′1=2mgsin30°
代入数据解得:
x′1=0.2m
同理对物体Q有:
k2x′2=mgsin30°
代入数据解得:
x′2=0.05m
所以P相对木板顶端移动的距离:
xP=x1-x′1=0.2m
Q相对木板顶端移动的距离:
xQ=xP+x2-x′2=0.25m
16.答案:
50(
-1)N 25
(
-1)N
解析:
以C为原点建立直角坐标系,设x轴水平,y轴竖直,在图上标出FAC和FBC在x轴和y轴上的分力,即
FACx=FACsin30°=
FAC
FACy=FACcos30°=
FAC
FBCx=FBCsin45°=
FBC
FBCy=FBCcos45°=
FBC
在x轴上,FACx与FBCx大小相等,即
FAC=
FBC①
在y轴上,FACy与FBCy的合力与重力相等,即
FAC+
FBC=50N②
解①②两式得
绳BC的拉力FBC=25(
-
)N=25
(
-1)N,
绳AC的拉力FAC=50(
-1)N.
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