内容正文:
第06讲 力的合成与分解
目录
01课标达标练 1
题型01 力的合成 1
题型02 力的效果分解 4
题型03 力的正交分解 8
题型04 活结与死结 定杆与动杆 12
02核心突破练 13
03真题溯源练 26
01 力的合成
1.(2025·湖南郴州·模拟预测)关于力的分解,下列说法正确的是( )
A.一个10N的力可以分解为15N和4N的两个共点力
B.一个10N的力可以分解为5N和4N的两个共点力
C.一个2N的力可以分解为5N和4N的两个共点力
D.一个2N的力可以分解为6N和3N的两个共点力
【答案】C
【详解】根据力的平行四边形定则,两个分力的合力范围应满足:
A.分力为15N和4N,合力范围为,而题目中合力为10N,不在该范围内,故A错误;
B.分力为5N和4N,合力范围为,而题目中合力为10N,超出范围,故B错误;
C.分力为5N和4N,合力范围为,题目中合力为2N,在此范围内,故C正确;
D.分力为6N和3N,合力范围为,而题目中合力为2N,不在范围内,故D错误。
故选C。
2.(2025·湖南郴州·模拟预测)如图所示,已知两个力F1=F2=6N,两个力互成120°,且在一个平面上,求这两个力的合力( )
A.6N B.12N C.6N D.
【答案】A
【来源】2025届湖南省郴州市高三下学期模拟预测物理试题
【详解】根据平行四边形定则可知,这两个力的合力如图所示
由于F1=F2=6N,两个力互成120°,由图可知两分力与合力刚好构成一等边三角形,则这两个力的合力大小为
故选A。
3.(24-25高一上·广东汕头潮南区·期末)三个小孩往三个方向拉风筝,风筝处于静止状态,则这三个小孩对风筝的作用力大小可能是( )
A.12N,6N,3N B.10N,5N,3N
C.2N,6N,10N D.4N,6N,4N
【答案】D
【来源】广东省汕头市潮南区2024-2025学年高一上学期1月期末物理试题
【详解】A.三个共点力平衡,必须满足任意一个力在其它两个力的合力范围之内,6N和3N的合力范围是3N到9N,不包含12N,三个力不能平衡,故A错误;
B.5N和3N的合力范围是2N到8N,不包含10N,三个力不能平衡,故B错误;
C.2N和6N的合力范围是4N到8N,不包含10N,三个力不能平衡,故C错误;
D.4N和4N的合力范围是0N到8N,包含6N,所以这三个力可以平衡,故D正确。
故选 D。
4.(2024·江西上饶玉山一中·仿真模拟)一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图所示(各小方格边长相等),则下列说法正确的是( )
A.三力的合力为F1+F2+F3,方向不确定 B.三力的合力为3F3,方向与F3同向
C.三力的合力为2F3,方向与F3同向 D.由题给条件无法求出合力大小和方向
【答案】B
【来源】2024届江西省上饶市玉山县第一中学高三下学期考前仿真模拟演练物理试卷
【详解】根据平行四边形定则,作出F1、F2的合力如图
大小等于2 F3,方向与F3相同,再跟F3合成,两个力同向,则三个力的合力为3 F3。
故选B。
5.(24-25高一上·北京第五十五中学·月考)三个力,,关于三个力的合力,下列说法正确的是( )
A.三个力的合力的最小值为 B.三个力的合力的最大值为
C.三个力的合力可能为 D.三个力的合力不可能为
【答案】BC
【详解】因为与的合力范围为,包含,所以三个力的合力的最小值为0,合力的最大值为,A、D错误,B、C正确。
02 力的效果分解
6.(24-25高一上·北京第五十五中学·月考)如图所示,把光滑斜面上物体的重力分解为、两个力。下列说法正确的是( )
A.是斜面作用在物体上使物体下滑的力,是物体对斜面的压力
B.物体受到、、、共4个力作用
C.物体受到的合力为,方向沿斜面向下
D.、这2个力的作用效果和的作用效果有可能不相同
【答案】C
【来源】北京市第五十五中学2024-2025学年高一上学期12月月考物理试题
【详解】A.是重力的沿斜面向下的分力,也叫使物体下滑的力,是使物体挤压斜面的力,大小等于物体对斜面的压力,故A错误;
B.物体受到、共2个力作用,故B错误;
C.物体受到的合力大小等于重力沿斜面向下的分力,即,方向沿斜面向下,故C正确;
D.、与是等效替代关系,作用效果相同,故D错误。
故选C。
7.(2025·四川达州·达高中模拟预测)如图(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……等为网绳的结点,安全网水平张紧后,若质量为m的运动员从高处落下,并恰好落在O点上,该处下凹至最低点时,网绳dOe,bOg均成120°向上的张角,如图(乙)所示,此时O点受到的向下的冲击力大小为F,则这时网绳dOe中的张力大小为( )
A.F B. C.F+mg D.
【答案】B
【详解】O点受到向下的冲击力为F,即O点受到人给的向下的合力为F,合力F已包括mg。冲击dOe的力为,将分解如图所示,由几何知识可知dOe中张力为,故选B。
8.(2025·四川达州·达高中模拟预测)某斧头砍木块、刃部进入木块的截面如图所示,刃部左侧面与右侧面的夹角为,右侧面与木块水平表面垂直、斧头对木块的作用力竖直向下。当斧头刃部右侧面对木块的推力大小为时、下列说法正确的是( )
A.斧头刃部左侧面对木块的推力大小为
B.斧头刃部左侧面对木块的推力大小为
C.斧头刃部对木块的作用力大小为
D.斧头刃部对木块的作用力大小为
【答案】B
【来源】2025届四川省达州市高级中学校高三下学期模拟预测物理试题
【详解】如图所示
AB.根据力的平衡可知,设斧头刃部左侧面对木块的推力大小为,则
解得
A错误,B正确;
CD.合力大小等于
CD错误。
故选B。
9.(2025·贵州贵阳七校·三模)“世界桥梁看中国,中国桥梁看贵州”。目前贵州在建的世界第一高桥六安高速公路花江峡谷大桥于2025年1月17日在距离水面625米高空精准接龙,实现贯通。如图所示为斜拉桥的索塔与钢索的简单示意图,斜拉桥所有钢索均处在同一竖直面内,假设每根钢索对桥作用力大小相等、其与水平方向夹角相等(忽略钢索的质量及桥面高度的变化)。下列说法正确的是( )
A.仅减小索塔高度可减小每根钢索的拉力大小
B.仅增加索塔高度可减小每根钢索的拉力大小
C.仅增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
D.仅减少钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
【答案】B
【来源】2025届贵州省贵阳市七校高三下学期联考物理试题(三)
【详解】AB.设桥面的质量为,设有根钢索,每根钢索的拉力为,每根钢索与竖直方向的夹角均为,桥面的重力一定,根据平衡条件有
可得每根钢索的拉力为
若钢索数量不变,每根钢索的拉力大小减小,则可以使钢索与竖直方向的夹角减小,即需要增加索塔高度,可知,仅增加索塔高度可减小每根钢索的拉力大小,故A错误,B正确;
CD.对桥面受力分析可知,所有钢索对桥面拉力沿竖直方向向上的分力之和与桥面的重力大小相等、方向相反,则所有钢索对索塔拉力沿竖直方向向下的分力之和数与桥面的重力大小相等、方向相反,故增加或减少钢索的数量,钢索对索塔的压力大小恒定不变,故CD错误。
故选B。
10.(24-25高一上·广东汕尾·期末)0.“千斤顶”顾名思义能顶起非常重的物体。如图所示,摇动把手使千斤顶的两臂靠拢,当汽车恰好被顶起时,千斤顶两臂间的夹角为,且对汽车的支持力大小为,此时千斤顶每臂受到的压力的大小是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【来源】广东省汕尾市2024-2025学年高一上学期期末教学质量监测物理试卷
【详解】由牛顿第三定律可知,此时千斤顶对汽车的支持力大小等于汽车对千斤顶的压力大小,即
将汽车对千斤顶的压力分解为沿两臂的两个分力,如图
根据对称性可知,两臂受到的压力大小相等,有
解得此时千斤顶每臂受到的压力大小均为
故选B。
03 力的正交分解
11.(24-25高一上·广东清中河中北中惠中阳中五校联考·月考)1.如图耕地过程中,耕索与水平方向成θ角,牛通过耕索拉犁的力为,犁对耕索的拉力为,忽略耕索质量,则( )
A.耕索对犁拉力的水平分力为
B.耕索对犁拉力的竖直分力为
C.犁匀速前进时,和的合力为零
D.犁加速前进时,和大小相等
【答案】D
【来源】广东省清中河中北中惠中阳中五校联考2024-2025学年高一上学期12月月考物理试题
【详解】AB.将力进行正交分解可得,耕索对犁拉力的水平分力为,竖直分力为,A错误,B错误;
C.耕索拉犁的力和犁对耕索的拉力为一对相互作用力,作用在两个物体上,不能够进行合成,C错误;
D.根据牛顿第三定律,耕索拉犁的力和犁对耕索的拉力为一对相互作用力,大小相等,方向相反,D正确。
故选D。
12.(24-25高一·四川双流中学·月考)2.为了行车方便与安全,上山的公路都是很长的“之”字形盘山公路,这样做的主要目的是( )
A.减小上山车辆受到的摩擦力 B.减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力
C.减小上山车辆对路面的压力 D.减小上山车辆的重力垂直于路面向下的分力
【答案】B
【来源】四川省双流中学2024-2025学年高一上期第二次月考物理试题
【详解】如图所示,重力G产生的效果是使物体下滑的分力F1和使物体压紧斜面的分力F2
则
,
倾角θ减小,F1减小,F2增大,同一座山,高度一定,把公路修成盘山公路时,使长度增加,则路面的倾角减小,即减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力,可使行车安全。
故选B。
13.(24-25高三上·河北保定·期中)如图所示,一质量为2kg的物块,沿竖直墙下滑的过程中受到如图所示的作用力F,已知物块与竖直墙间的动摩擦因数为,且与水平方向夹角,,,。下列说法正确的是( )
A.物块对竖直墙的压力大小为8N
B.物块与竖直墙间的摩擦力大小为
C.物块的加速度大小为
D.物块的加速度大小为
【答案】D
【来源】河北省保定市2024-2025学年高三上学期10月期中考试物理试题
【详解】A.将F分解为水平分力和竖直分力
物块与竖直墙的压力大小等于F的水平分力,大小为6N,故A错误;
B.物块与竖直墙间的摩擦力大小为
故B错误;
CD.根据牛顿第二定律
代入数值
解得
故C错误,D正确。
故选D。
14.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)如图所示为一侧耳朵佩戴口罩的示意图,一侧的口罩带是由直线AB、弧线BCD和直线DE组成的。假若口罩带可认为是一段劲度系数为k的弹性轻绳(遵循胡克定律),在佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了x,此时AB段与水平方向的夹角为37°,DE段与水平方向的夹角为53°,弹性轻绳涉及的受力均在同一平面内,不计摩擦,已知,则耳朵受到口罩带的作用力为( )
A.,方向与水平向右成45°角 B.,方向与水平向左成45°角
C.,方向与水平向左成45°角 D.,方向与水平向右成45°角
【答案】B
【详解】耳朵分别受到段口罩带的拉力,且,将两力正交分解如图所示
水平方向的合力
竖直方向的合力
解得
耳朵受到口罩的作用力
方向与水平向左成角。
故选B。
04 活结与死结 定杆与动杆
15.如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
【答案】B
【详解】对人受力分析如图甲所示,则有FN+FT=Mg,其中绳对工人的拉力和工人对绳的拉力是一对作用力与反作用力,A错误,B正确;将动滑轮和重物视为整体,对其受力分析如图乙所示,则有FT=,重物缓慢拉起过程,θ逐渐增大,则FT逐渐增大,C、D错误。
16.如图所示,蜘蛛用蛛丝将自身悬挂在水管上并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力,则( )
A.F1的竖直分力大于F2的竖直分力
B.F1的竖直分力等于F2的竖直分力
C.F1的水平分力大于F2的水平分力
D.F1的水平分力等于F2的水平分力
【答案】D
【详解】对O点受力分析,如图所示。水平方向上F1x=F2x,又F1y=,F2y=,α>β,可知F1y<F2y。
17.如图所示,一光滑小球与一过球心的轻杆连接,置于一斜面上静止,轻杆通过光滑铰链与竖直墙壁连接,已知小球所受重力为G,斜面与水平地面间的夹角为60°,轻杆与竖直墙壁间的夹角也为60°,则轻杆和斜面受到球的作用力大小分别为(A)
A.G和G B.G和G
C.G和G D.G和2G
【答案】A
【详解】对小球进行受力分析,杆对小球的弹力F方向沿杆斜向上与水平方向成30°角,斜面对球的弹力FN方向垂直于斜面斜向上与水平方向成30°角,重力方向竖直向下,如图所示,由几何关系可知三力互成120°角,根据平衡条件知,三力可以构成一首尾相连的等边三角形,则斜面和轻杆对小球的力满足FN=F=G,根据牛顿第三定律可知,斜面和轻杆受到小球的作用力大小满足FN'=F'=G,A正确。
1.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)一个木块在三个共点力作用下,有如图所示的四种情况,其中、的大小未知,的大小已知,则对木块受力分析正确的是( )
A.木块在图甲中,受到的合力为4N B.木块在图乙中,受到的合力为4N
C.木块在图丙中,受到的合力为1N D.木块在图丁中,受到的合力为1N
【答案】B
【详解】图甲中木块受到的三个力首尾相连,合力为0;同理,图丙中的合力也为0;在图乙中,、的合力的大小等于,且与同向,所以木块受到的合力为4N;同理,在图丁中,木块受到的合力为2N,B正确.
2.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)如图所示,五个共点力的合力为0,现在保持其他力不变,进行如下操作,其中正确的是( )
A.如果撤去,物体所受合力大小为,方向和方向相反
B.如果将减半,合力大小为
C.如果将逆时针旋转,合力大小将变为
D.如果将逆时针旋转,合力大小将变为
【答案】B
【详解】由于五个共点力的合力为0,故其中任意四个力的合力与第五个力等大、反向。此时如果撤去,物体所受合力大小为,方向和方向相反,A错误;同理如果将减半,由于其他四个力不变,故其合力大小为,且方向与反向,故此时五个力的合力大小为,B正确;如果将逆时针旋转,由于其他力的合力仍与原来的等大、反向,故合力大小将变为,C错误;如果将逆时针旋转,合力大小将变为,D错误。
3.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)两共点力的大小不变,它们的合力F与两共点力之间夹角的关系如图所示,则两共点力的合力最大为( )
A.9N B.7N C.5N D.1N
【答案】B
【来源】吉林省松原市五校2024-2025学年高一上学期期末联考物理试题
【详解】设两个力的大小分别为,且,由题图可知,当两个力的夹角为时,有
当两个力的夹角为时,有
1N
联立解得
,
当夹角为0时,两共点力的合力最大为
故选B。
4.(24-25高一上·重庆四川外国语大学附属外国语学校·期末)如图所示,舰载机在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止,此时阻拦索夹角θ=120°,阻拦索始终给舰载机恒定阻力F,空气阻力和甲板阻力不计,则阻拦索承受的张力大小为( )
A.2F B.4F C.F D.0.5F
【答案】C
【来源】重庆市四川外国语大学附属外国语学校2024-2025学年高一上学期期末适应性考试物理试题
【详解】根据平行四边形定则得,因为它们之间的夹角是120°,又因两个力的大小相等,且
F合=F
则两个分力均等于F。
故选C。
5.(24-25高一上·安徽芜湖直五校·)将一个的力分解为两个分力,如果已知其中一个不为零的分力方向与F成角,另一个分力为,则下列说法正确的是( )
A.的大小不可能等于10N B.的大小不可能小于6N
C.的大小不可能小于6N D.的方向可能与F平行
【答案】C
【来源】安徽省芜湖市市直五校2024-2025学年高一上学期第五次联考(12月)物理试卷
【详解】AB.两个分力和合力只要能组成一个矢量三角形都是有可能的(即满足两边之和大于第三边),所以的大小有可能小于6N,也有可能等于10N,故AB错误;
C.合力与两个分力组成一个矢量三角形,由题图可得,当的方向与垂直时,有最小值,大小为
故C正确;
D.根据力的合成法则可知,不在一条直线上的两个分力和合力组成一个矢量三角形,所以的方向不可能与F平行,故D错误。
故选C。
6.(2025·浙江·选考测评)图(a)为运动员投掷铅球的某瞬间,以该时刻铅球球心为坐标原点建立如图(b)所示的直角坐标系,轴分别沿水平方向和竖直方向,手对铅球的作用力与轴的夹角为,铅球受到的合力与轴的夹角也为。已知重力加速度为,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.沿轴方向的分力等于铅球的重力
B.、沿轴方向的分力不相等
C.铅球的质量为
D.与的关系为
【答案】C
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷(六)
【详解】BD.铅球还受到重力的作用,作出力的矢量三角形,如图所示,可知为和铅球重力的合力,则和沿轴方向的分力相等,即
得,BD错误
AC.同理,沿轴方向分解,有
即
可得,,A错误,C正确。
故选C。
7.(24-25高三上·广东深圳南山区·期末)榫卯结构是中国传统建筑、家具和其他木制器具的主要结构方式。如图甲所示为榫眼的凿削操作,图乙为截面图,凿子尖端夹角为,在凿子顶部施加竖直向下的力时,其竖直面和侧面对两侧木头的压力分别为和,不计凿子的重力及摩擦力,下列说法正确的是( )
A.大于 B.夹角越小,越大
C.大于 D.夹角越大,凿子越容易凿入木头
【答案】B
【来源】广东省深圳市南山区2024-2025学年高三上学期1月期末统考物理试题
【详解】AC.作出力F分解的关系图,如图所示
根据牛顿第三定律可知,
由图可知>,>F,故AC错误;
BD.根据几何关系有,
力F一定时,夹角越小,和均变大,夹角越大,和均变小,凿子越不容易凿入木头,故B正确,D错误;
故选B。
8.(24-25高一上·山东临沂·期末)如图所示,水平地面上固定倾角为30°的斜面体B,B的斜面上垂直固定挡板C,光滑小球A静止放置在斜面体与挡板之间,球A对斜面的压力大小为F,则球A对挡板的压力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【来源】山东省临沂市2024-2025学年高一上学期1月期末考试物理试题
【详解】将球A的重力沿着垂直挡板方向和垂直斜面方向分解,重力沿着垂直挡板方向的分力大小等于球A对挡板的压力,沿着垂直斜面方向的分力大小等于球A对斜面的压力,设球A对挡板的压力为,根据几何关系
解得
故选A。
9.(24-25高一上·山东聊城第一中学新校区、高铁校区·)刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈,如图甲所示是用斧头劈木柴的示意图。劈的剖面可视作顶角为的等腰三角形劈(如图乙所示),使用劈的时候,垂直劈背加一个力F,这个力使劈的两个侧面推压木柴,把木柴劈开。斧子的重力为G,则( )
A.施加的力F越小,斧头对木桩的侧向压力越大
B.若施加的力为F时,斧头对木桩的侧向分力大小为
C.若施加的力为F时,斧头对木桩的侧向分力大小为
D.施加相同的力F,越大的斧子,越容易劈开木桩
【答案】B
【来源】山东省聊城市第一中学新校区、高铁校区2024-2025学年高一上学期第二次阶段测试物理试题
【详解】BC.如图所示,将力F+G进行分解,由几何关系可知
解得
故B正确,C错误;
A.由
可得,施加的力F越小,侧向分力F1、F2越小,斧头对木桩的侧向压力越小,故A错误;
D.施加相同的力F,θ越小,斧头对木桩的侧向压力越大,越容易劈开木桩,故D错误。
故选B。
10.(24-25高三上·新疆喀什喀什·月考)将一个重力为mg的铅球放在倾角为的斜面上,并用竖直挡板挡住,铅球处于静止状态。不考虑铅球受到的摩擦力,则铅球对挡板的压力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【来源】新疆喀什地区喀什市2024-2025学年高三上学期11月月考物理试卷
【详解】把铅球重力mg按效果分解,即沿垂直挡板方向和垂直斜面方向进行分解,如图
按照平行四边形定则可知,铅球对挡板的压力大小为
故选C。
11.(2024·吉林长春·东北师大附中五模)我国古代人民掌握了卓越的航海技术,曾有“郑和七下西洋”的壮举。帆船要逆风行驶时要调整帆面的朝向,使船沿“之”字形航线逆风而行。风吹到帆面,产生的风力垂直于帆面,由于船沿垂直于船身的阻力非常大,风力垂直于航身的分量不会引起船侧向的运动,在风力的作用下,船便会沿平行于船身方向运动。在下列各图中,风向如图所示,船沿虚线的路线逆风而行,则各图中帆面的方位正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【来源】2024届吉林省长春市东北师范大学附属中学高三下学期第五次模拟考试物理试题
【详解】风吹到帆面,产生的风力垂直于帆面,将风力分解到沿船方向和垂直与船身的方向
A.如图,风力分解到船身方向与船的运行方向相反,故A错误;
B.如图,风力分解到船身方向与船的运行方向相同,故B正确;
C.如图,风力分解到船身方向与船的运行方向相反,故C错误;
D.如图,风力分解到船身方向与船的运行方向相反,故D错误;
故选B。
12.(23-24高一下·安徽合肥A10联盟·期中)如图所示,一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻绳提升一货物,货车向左前进了一段距离的过程中,货物以速度v匀速上升,此过程中下列说法正确的是( )
A.货车向左运动的速度小于v
B.货车向左做减速运动
C.货车对地面的压力逐渐减小
D.轻绳对货车的拉力逐渐变大
【答案】B
【来源】安徽省合肥市A10联盟2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷
【详解】A.将货车的速度进行正交分解,沿绳子方向的速度为v,如图
则货车的速度为
货车的速度大于v,故A错误;
B.随着货物上升,绳子与水平方向的夹角减小,货车速度减小,做减速运动,故B正确;
CD.绳子对货车的拉力不变,为货物的重力,随着减小,绳子对货车拉力的竖直分量减小,货车对地面的压力逐渐变大,故CD错误。
故选B。
13.(24-25高三上·安徽天一联考·)如图所示,质量为3m的小球P和质量为m的小球Q通过两根长度均为L的细线悬挂在天花板的O点,两球之间通过长度为的轻杆相连,重力加速度为g。现对小球P施加一外力F并确保轻杆始终处于水平状态,则( )
A.外力F竖直向上时,外力取得最小值2mg
B.外力F水平向左时,外力取得最小值
C.外力F垂直于绳子OP时,外力取得最小值
D.外力F垂直于绳子OP时,外力取得最小值
【答案】C
【来源】安徽省天一联考2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷
【详解】根据题意,几何关系可知OQ与PQ的夹角、OP与PQ的夹角均为,分析可知,Q受到重力mg、杆的弹力、绳子拉力而平衡,由平衡条件得
联立解得
对P受力分析可知,P受到重力3mg、杆的弹力、绳子拉力和外力F而平衡,如图甲所示。
则小球P受的重力与杆的合力
联立以上解得
作出、、三个力的矢量三角形如图乙所示,当作用在小球P的外力方向与P相连的细绳方向垂直时,外力F最小,即最小值为
联立以上解得
故选C。
14.(24-25高一上·山东名校考试联盟·期中)
(1)如图甲所示在同一平面内的三个共点力、、互成120°角,求它们的合力的大小和方向;
(2)在同一平面内的四个共点力、、、,方向如图乙所示,求它们的合力大小和方向。(,,要求写出求解过程即画图加表达式或写出足够清楚的文字说明)
【答案】(1)20N,方向沿方向
(2),合力方向与夹角为45°斜向右下方
【来源】山东省名校考试联盟2024-2025学年高一上学期11月期中联考物理试题
【详解】(1)以垂直于方向为x轴,沿方向为y轴,如图所示;由于、沿x轴方向的分力大小相等,方向相反,则、和的合力大小为
方向沿方向。
(2)建立如图所示的坐标轴;
由图可知,沿x轴方向的合力
沿y轴方向的合力
则合力大小为
方向与x轴的夹角满足
解得
即合力方向与夹角为45°斜向右下方
1.(2023·重庆·高考真题)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】根据平行四边形定则可知,该牙所受两牵引力的合力大小为
故选B。
2.(2021·重庆·高考真题)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为( )
A. B. C.F D.
【答案】D
【详解】沿水平方向和竖直方向将手掌对水的作用力分解,则有该力在水平方向的分力大小为
故选D。
3.(2021·广东·高考真题)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为和,,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
【答案】B
【详解】A.将拉力F正交分解如下图所示
则在x方向可得出
Fx曲 = Fsinα
Fx直 = Fsinβ
在y方向可得出
Fy曲 = Fcosα
Fy直 = Fcosβ
由题知α < β则
sinα < sinβ
cosα > cosβ
则可得到
Fx曲 < Fx直
Fy曲 > Fy直
A错误、B正确;
CD.耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力,它们大小相等,方向相反,无论是加速还是匀速,则CD错误。
故选B。
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第06讲 力的合成与分解
目录
01课标达标练 1
题型01 力的合成 1
题型02 力的效果分解 4
题型03 力的正交分解 8
题型04 活结与死结 定杆与动杆 12
02核心突破练 13
03真题溯源练 26
01 力的合成
1.(2025·湖南郴州·模拟预测)关于力的分解,下列说法正确的是( )
A.一个10N的力可以分解为15N和4N的两个共点力
B.一个10N的力可以分解为5N和4N的两个共点力
C.一个2N的力可以分解为5N和4N的两个共点力
D.一个2N的力可以分解为6N和3N的两个共点力
2.(2025·湖南郴州·模拟预测)如图所示,已知两个力F1=F2=6N,两个力互成120°,且在一个平面上,求这两个力的合力( )
A.6N B.12N C.6N D.
3.(24-25高一上·广东汕头潮南区·期末)三个小孩往三个方向拉风筝,风筝处于静止状态,则这三个小孩对风筝的作用力大小可能是( )
A.12N,6N,3N B.10N,5N,3N
C.2N,6N,10N D.4N,6N,4N
4.(2024·江西上饶玉山一中·仿真模拟)一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图所示(各小方格边长相等),则下列说法正确的是( )
A.三力的合力为F1+F2+F3,方向不确定 B.三力的合力为3F3,方向与F3同向
C.三力的合力为2F3,方向与F3同向 D.由题给条件无法求出合力大小和方向
5.(24-25高一上·北京第五十五中学·月考)三个力,,关于三个力的合力,下列说法正确的是( )
A.三个力的合力的最小值为 B.三个力的合力的最大值为
C.三个力的合力可能为 D.三个力的合力不可能为
02 力的效果分解
6.(24-25高一上·北京第五十五中学·月考)如图所示,把光滑斜面上物体的重力分解为、两个力。下列说法正确的是( )
A.是斜面作用在物体上使物体下滑的力,是物体对斜面的压力
B.物体受到、、、共4个力作用
C.物体受到的合力为,方向沿斜面向下
D.、这2个力的作用效果和的作用效果有可能不相同
7.(2025·四川达州·达高中模拟预测)如图(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……等为网绳的结点,安全网水平张紧后,若质量为m的运动员从高处落下,并恰好落在O点上,该处下凹至最低点时,网绳dOe,bOg均成120°向上的张角,如图(乙)所示,此时O点受到的向下的冲击力大小为F,则这时网绳dOe中的张力大小为( )
A.F B. C.F+mg D.
8.(2025·四川达州·达高中模拟预测)某斧头砍木块、刃部进入木块的截面如图所示,刃部左侧面与右侧面的夹角为,右侧面与木块水平表面垂直、斧头对木块的作用力竖直向下。当斧头刃部右侧面对木块的推力大小为时、下列说法正确的是( )
A.斧头刃部左侧面对木块的推力大小为
B.斧头刃部左侧面对木块的推力大小为
C.斧头刃部对木块的作用力大小为
D.斧头刃部对木块的作用力大小为
9.(2025·贵州贵阳七校·三模)“世界桥梁看中国,中国桥梁看贵州”。目前贵州在建的世界第一高桥六安高速公路花江峡谷大桥于2025年1月17日在距离水面625米高空精准接龙,实现贯通。如图所示为斜拉桥的索塔与钢索的简单示意图,斜拉桥所有钢索均处在同一竖直面内,假设每根钢索对桥作用力大小相等、其与水平方向夹角相等(忽略钢索的质量及桥面高度的变化)。下列说法正确的是( )
A.仅减小索塔高度可减小每根钢索的拉力大小
B.仅增加索塔高度可减小每根钢索的拉力大小
C.仅增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
D.仅减少钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
10.(24-25高一上·广东汕尾·期末)0.“千斤顶”顾名思义能顶起非常重的物体。如图所示,摇动把手使千斤顶的两臂靠拢,当汽车恰好被顶起时,千斤顶两臂间的夹角为,且对汽车的支持力大小为,此时千斤顶每臂受到的压力的大小是( )
A. B. C. D.
03 力的正交分解
11.(24-25高一上·广东清中河中北中惠中阳中五校联考·月考)1.如图耕地过程中,耕索与水平方向成θ角,牛通过耕索拉犁的力为,犁对耕索的拉力为,忽略耕索质量,则( )
A.耕索对犁拉力的水平分力为
B.耕索对犁拉力的竖直分力为
C.犁匀速前进时,和的合力为零
D.犁加速前进时,和大小相等
12.(24-25高一·四川双流中学·月考)2.为了行车方便与安全,上山的公路都是很长的“之”字形盘山公路,这样做的主要目的是( )
A.减小上山车辆受到的摩擦力 B.减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力
C.减小上山车辆对路面的压力 D.减小上山车辆的重力垂直于路面向下的分力
13.(24-25高三上·河北保定·期中)如图所示,一质量为2kg的物块,沿竖直墙下滑的过程中受到如图所示的作用力F,已知物块与竖直墙间的动摩擦因数为,且与水平方向夹角,,,。下列说法正确的是( )
A.物块对竖直墙的压力大小为8N
B.物块与竖直墙间的摩擦力大小为
C.物块的加速度大小为
D.物块的加速度大小为
14.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)如图所示为一侧耳朵佩戴口罩的示意图,一侧的口罩带是由直线AB、弧线BCD和直线DE组成的。假若口罩带可认为是一段劲度系数为k的弹性轻绳(遵循胡克定律),在佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了x,此时AB段与水平方向的夹角为37°,DE段与水平方向的夹角为53°,弹性轻绳涉及的受力均在同一平面内,不计摩擦,已知,则耳朵受到口罩带的作用力为( )
A.,方向与水平向右成45°角 B.,方向与水平向左成45°角
C.,方向与水平向左成45°角 D.,方向与水平向右成45°角
04 活结与死结 定杆与动杆
15.如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
【答案】B
【详解】对人受力分析如图甲所示,则有FN+FT=Mg,其中绳对工人的拉力和工人对绳的拉力是一对作用力与反作用力,A错误,B正确;将动滑轮和重物视为整体,对其受力分析如图乙所示,则有FT=,重物缓慢拉起过程,θ逐渐增大,则FT逐渐增大,C、D错误。
16.如图所示,蜘蛛用蛛丝将自身悬挂在水管上并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力,则( )
A.F1的竖直分力大于F2的竖直分力
B.F1的竖直分力等于F2的竖直分力
C.F1的水平分力大于F2的水平分力
D.F1的水平分力等于F2的水平分力
【答案】D
【详解】对O点受力分析,如图所示。水平方向上F1x=F2x,又F1y=,F2y=,α>β,可知F1y<F2y。
17.如图所示,一光滑小球与一过球心的轻杆连接,置于一斜面上静止,轻杆通过光滑铰链与竖直墙壁连接,已知小球所受重力为G,斜面与水平地面间的夹角为60°,轻杆与竖直墙壁间的夹角也为60°,则轻杆和斜面受到球的作用力大小分别为(A)
A.G和G B.G和G
C.G和G D.G和2G
【答案】A
【详解】对小球进行受力分析,杆对小球的弹力F方向沿杆斜向上与水平方向成30°角,斜面对球的弹力FN方向垂直于斜面斜向上与水平方向成30°角,重力方向竖直向下,如图所示,由几何关系可知三力互成120°角,根据平衡条件知,三力可以构成一首尾相连的等边三角形,则斜面和轻杆对小球的力满足FN=F=G,根据牛顿第三定律可知,斜面和轻杆受到小球的作用力大小满足FN'=F'=G,A正确。
1.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)一个木块在三个共点力作用下,有如图所示的四种情况,其中、的大小未知,的大小已知,则对木块受力分析正确的是( )
A.木块在图甲中,受到的合力为4N B.木块在图乙中,受到的合力为4N
C.木块在图丙中,受到的合力为1N D.木块在图丁中,受到的合力为1N
2.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)如图所示,五个共点力的合力为0,现在保持其他力不变,进行如下操作,其中正确的是( )
A.如果撤去,物体所受合力大小为,方向和方向相反
B.如果将减半,合力大小为
C.如果将逆时针旋转,合力大小将变为
D.如果将逆时针旋转,合力大小将变为
3.(24-25高一上·吉林松原五校·期末)两共点力的大小不变,它们的合力F与两共点力之间夹角的关系如图所示,则两共点力的合力最大为( )
A.9N B.7N C.5N D.1N
4.(24-25高一上·重庆四川外国语大学附属外国语学校·期末)如图所示,舰载机在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止,此时阻拦索夹角θ=120°,阻拦索始终给舰载机恒定阻力F,空气阻力和甲板阻力不计,则阻拦索承受的张力大小为( )
A.2F B.4F C.F D.0.5F
5.(24-25高一上·安徽芜湖直五校·)将一个的力分解为两个分力,如果已知其中一个不为零的分力方向与F成角,另一个分力为,则下列说法正确的是( )
A.的大小不可能等于10N B.的大小不可能小于6N
C.的大小不可能小于6N D.的方向可能与F平行
6.(2025·浙江·选考测评)图(a)为运动员投掷铅球的某瞬间,以该时刻铅球球心为坐标原点建立如图(b)所示的直角坐标系,轴分别沿水平方向和竖直方向,手对铅球的作用力与轴的夹角为,铅球受到的合力与轴的夹角也为。已知重力加速度为,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.沿轴方向的分力等于铅球的重力
B.、沿轴方向的分力不相等
C.铅球的质量为
D.与的关系为
7.(24-25高三上·广东深圳南山区·期末)榫卯结构是中国传统建筑、家具和其他木制器具的主要结构方式。如图甲所示为榫眼的凿削操作,图乙为截面图,凿子尖端夹角为,在凿子顶部施加竖直向下的力时,其竖直面和侧面对两侧木头的压力分别为和,不计凿子的重力及摩擦力,下列说法正确的是( )
A.大于 B.夹角越小,越大
C.大于 D.夹角越大,凿子越容易凿入木头
8.(24-25高一上·山东临沂·期末)如图所示,水平地面上固定倾角为30°的斜面体B,B的斜面上垂直固定挡板C,光滑小球A静止放置在斜面体与挡板之间,球A对斜面的压力大小为F,则球A对挡板的压力大小为( )
A. B. C. D.
9.(24-25高一上·山东聊城第一中学新校区、高铁校区·)刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈,如图甲所示是用斧头劈木柴的示意图。劈的剖面可视作顶角为的等腰三角形劈(如图乙所示),使用劈的时候,垂直劈背加一个力F,这个力使劈的两个侧面推压木柴,把木柴劈开。斧子的重力为G,则( )
A.施加的力F越小,斧头对木桩的侧向压力越大
B.若施加的力为F时,斧头对木桩的侧向分力大小为
C.若施加的力为F时,斧头对木桩的侧向分力大小为
D.施加相同的力F,越大的斧子,越容易劈开木桩
10.(24-25高三上·新疆喀什喀什·月考)将一个重力为mg的铅球放在倾角为的斜面上,并用竖直挡板挡住,铅球处于静止状态。不考虑铅球受到的摩擦力,则铅球对挡板的压力大小为( )
A. B. C. D.
11.(2024·吉林长春·东北师大附中五模)我国古代人民掌握了卓越的航海技术,曾有“郑和七下西洋”的壮举。帆船要逆风行驶时要调整帆面的朝向,使船沿“之”字形航线逆风而行。风吹到帆面,产生的风力垂直于帆面,由于船沿垂直于船身的阻力非常大,风力垂直于航身的分量不会引起船侧向的运动,在风力的作用下,船便会沿平行于船身方向运动。在下列各图中,风向如图所示,船沿虚线的路线逆风而行,则各图中帆面的方位正确的是( )
A. B.
C. D.
12.(23-24高一下·安徽合肥A10联盟·期中)如图所示,一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻绳提升一货物,货车向左前进了一段距离的过程中,货物以速度v匀速上升,此过程中下列说法正确的是( )
A.货车向左运动的速度小于v
B.货车向左做减速运动
C.货车对地面的压力逐渐减小
D.轻绳对货车的拉力逐渐变大
13.(24-25高三上·安徽天一联考·)如图所示,质量为3m的小球P和质量为m的小球Q通过两根长度均为L的细线悬挂在天花板的O点,两球之间通过长度为的轻杆相连,重力加速度为g。现对小球P施加一外力F并确保轻杆始终处于水平状态,则( )
A.外力F竖直向上时,外力取得最小值2mg
B.外力F水平向左时,外力取得最小值
C.外力F垂直于绳子OP时,外力取得最小值
D.外力F垂直于绳子OP时,外力取得最小值
14.(24-25高一上·山东名校考试联盟·期中)
(1)如图甲所示在同一平面内的三个共点力、、互成120°角,求它们的合力的大小和方向;
(2)在同一平面内的四个共点力、、、,方向如图乙所示,求它们的合力大小和方向。(,,要求写出求解过程即画图加表达式或写出足够清楚的文字说明)
1.(2023·重庆·高考真题)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为( )
A.
B.
C.
D.
2.(2021·重庆·高考真题)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为( )
A. B. C.F D.
3.(2021·广东·高考真题)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为和,,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
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