第3章 第2课时 力的合成和分解 受力分析 共点力的平衡（word版）-【精英1号】2025年高中物理学考笔记·专题提升训练

第2课时　力的合成和分解　受力分析　共点力的平衡 【基础对点练】 知识点一　力的合成和分解 1．同一平面内的三个力，大小分别为4 N、6 N、7 N，若三力同时作用于某一物体，则该物体所受三力合力的最大值和最小值分别为(　　) A．5 N、3 N B．9 N、0 C．17 N、0 D．17 N、3 N 【答案】C 【解析】当三个力作用在同一直线、同方向时，三个力的合力最大，即F＝4 N＋6 N＋7 N＝17 N。当三个力作用在一个物体上，不在一条直线，并且夹角可以改变，先将其中的两个力合成，如4 N和6 N的力，则它们的合力为2 N≤F≤0 N，当它们的合力为7 N，且与第三个力方向相反时，三个力的合力最小为0。故C正确。 2.[2023·浙江台州·高一联考]生活中经常用刀来劈开物体。右图所示是刀刃的横截面，F是作用在刀背上的力，若刀刃的横截面是等腰三角形，刀刃两侧面的夹角为θ，则用刀劈物体时对物体侧向推力F′的大小为(　　) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】将力F根据平行四边形定则分解， 由几何知识得，侧向推力的大小为 F′＝＝，故A正确，B、C、D错误。故选A。 知识点二　受力分析　物体的平衡 3.细雨鱼儿出，微风燕子斜。如图所示，重力为G的小燕子以速度v斜向上沿直线匀速飞行时，所受空气的作用力为F。有关小燕子的受力分析示意图正确的是(　　) A B C D 【答案】C 【解析】因为小燕子匀速飞行，所以小燕子受力平衡，即小燕子受到的重力G与空气的作用力F是一对平衡力，大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。故选C。 4.如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力大小(　　) A．等于mg B．等于mg C．小于mg D．大于mg 【答案】B 【解析】#]对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示， 水平方向上拉力F与擦窗工具所受摩擦力水平分量Ff2等大反向，竖直方向上重力mg与擦窗工具所摩擦力竖直分量Ff1等大反向，所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中Ff所示，大小为 Ff＝＝mg。故选B。 5．教室里要挂一个城市文化宣传框，假如粘钩的承重能力足够，以下哪种悬挂方式中绳的拉力最小(　　) A B C D 【答案】A 【解析】]由力的合成法则可知，在合力不变的情况下，两条绳子间的夹角越小，绳子上的拉力就越小，如图所示。故选A。 【能力综合练】 6.[2022·浙江·高二学业考试]如图所示，某物体受五个共点力作用，处于静止状态。若F1的大小不变，方向沿顺时针转过120°，其余四个力的大小和方向均不变，则此物体受到的合力大小变为(　　) A．F1 B．2F1 C.F1 D.F1 【答案】D 【解析】F2、F3、F4、F5和F1五个共点力合力为零，则F2、F3、F4、F5四个力的合力F与F1等大反向。将F1方向沿顺时针转过120°后，F与F1的夹角为60°，根据矢量运算法则，结合三角形知识，可得此时物体所受合力大小为F合＝2F1cos 30°＝F1。故选D。 7．[2023·浙江杭州·学考模拟]图甲为家庭常用的燃气灶实物图，灶面上有一个支架。共有4个均匀分布的支承面，对放在上面的厨具起到支撑作用。现把一个高压锅放在支架上，并抽象成示意图乙，已知支架的每个支承面与水平方向成α＝37°角。高压锅和里面的食物总质量为4.8 kg。则每个支承面给高压锅的支持力为(忽略高压锅和支承面之间的摩擦力，g取10 m/s2)(　　) A．12 N B．15 N C．20 N D．48 N 【答案】B 【解析】设每个支撑面给高压锅的支持力的竖直分量为F， 则F＝mg，由几何关系可得＝cos 37°， 求得FN＝15 N， B正确。故选B。 8.[2023·浙江丽水·高一统考期末]如图所示，质量为36 kg的空调外机用两个相同的三角形支架固定在竖直外墙上，空调外机重心恰好在支架横梁和斜梁连接点O的上方，横梁AO水平，斜梁BO跟横梁AO的夹角为37°，已知sin 37°＝0.6，下列说法正确的是(　　) A．横梁对O点的作用力大小为240 N，方向从A指向O B．斜梁对O点的作用力大小为300 N，方向从B指向O C．空调外机对每个三角形支架的作用力大小为360 N D．保持O点位置不变，斜梁加长，横梁和斜梁对O点的作用力都变大 【答案】B 【解析】每根横梁对O点的作用力大小为 FOA＝×＝240 N，方向从O指向A，故A错误；每根斜梁对O点的作用力大小为 FBO＝·＝300 N， 方向从B指向O，故B正确； 空调外机对每个三角形支架的作用力大小为 F＝mg＝180 N，故C错误； 保持O点位置不变，斜梁加长，则横梁与斜梁的夹角变大，根据FBO＝，FAO＝，可知，横梁和斜梁对O点的作用力都变小，故D错误。故选B。 9.如图所示，质量为m的木块受到与水平面夹角为θ的力F的作用，在水平地面上做匀速直线运动，则木块与地面之间的动摩擦因数μ为(　　) A. B. C. D．tan θ 【答案】C 【解析】将F分解为水平和竖直两个方向上的力， 则水平方向：Fcos θ＝Ff， 竖直方向：mg＋Fsin θ＝FN， 由摩擦力公式可知：Ff＝μFN＝μ(mg＋Fsin θ)， 解得μ＝。故C正确。 10．图甲为明朝宋应星所著《天工开物》中用重物测量弓弦张力的“试弓定力”插图。示意图如图乙所示，在弓的中点悬挂质量为M的重物，弓的质量为m，弦的质量忽略不计，悬挂点为弦的中点，张角为θ，当地重力加速度为g，则弦的张力为(　　) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】对弓和重物整体的重力分解，如下图所示 由几何知识可得(m＋M)g＝2Tcos， 解得T＝。故选A。 11．[2023·浙江宁波·联考期末]如图所示，质量为100 g且带有磁铁的板擦吸附在竖直磁性黑板上。板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 N/kg。 (1)板擦受几个力？ (2)求板擦受到摩擦力的大小和方向。 (3)要让板擦不滑落，板擦和黑板间的吸引力大小至少为多少？ 【答案】(1)4个　(2)1 N，方向竖直向上　(3)2 N 【解析】(1)对黑板擦受力分析：受重力、磁性黑板对板擦的吸引力、黑板对板擦的弹力和静摩擦力共4个力作用。 (2)板擦在竖直方向平衡，可得Ff＝G＝1 N，故板擦受静摩擦力1 N，方向竖直向上 (3)最大静摩擦力(滑动摩擦力)Ffmax＝μFN＝G， 解得板擦与黑板间的弹力FN至少为2 N，由水平方向平衡可得FN＝F引，故板擦与黑板间的吸引力至少为2 N。 12.如图所示，为使重110 N的物体在粗糙竖直墙上保持静止，用一与竖直方向成θ＝37°角的力F向上推住物体。已知物体与墙间的动摩擦因数μ＝0.5，物体所受最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，求力F的取值范围。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 【答案】100 N≤F≤220 N 【解析】](1)当F较小时，物体有下滑趋势，此时物体受力分析如图所示 为使物体不下滑，应有 Fsin θ＝FN， Fcos θ＋Ff＝mg， Ff＝Ffmax时， F＝Fmin，而Ffmax＝μFN， 联立方程，解得Fmincos θ＋μFminsin θ＝mg， 解得Fmin＝ ＝100 N。 ](2)当F较大时，物体有上滑趋势，此时物体受力分析如图所示 为使物体不上滑，应有 Fsin θ＝FN′ Fcos θ＝mg ＋Ff′ Ff′＝Ffmax′时，F最大，F＝Fmax，而Ffmax′＝μFN′ 联立，得Fmax cos θ＝mg＋μFmaxsin θ， 解得Fmax＝ ＝ 220 N， 所以力F的取值范围为100 N≤F≤220 N。 学科网（北京）股份有限公司 $$