内容正文:
1.减速带是交叉路口常见的一种交通设施,车辆驶过减速带时要减速,以保障行人的安全.当汽车前轮刚爬上减速带时,减速带对车轮的弹力为F,下图中弹力F画法正确且分解合理的是( )
B 解析:减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触面,指向受力物体,A、C错误;按照力的作用效果分解,将F分解为水平方向和竖直方向两个分力,水平方向的分力产生的效果是减慢汽车的速度,竖直方向的分力产生使汽车向上运动的作用效果,B正确,D错误.
2.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30°,则该力在水平方向的分力大小为( )
A.2F B.F
C.F D.F
D 解析: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F cos 30°=F,D正确.
3.(2023·重庆卷)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.2F sin B.2F cos
C.F sin α D.F cos α
B 解析: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F合=2F cos ,B正确.
4.一个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(小方格边长相等),则下列说法正确的是( )
A.三力的合力有最大值F1+F2+F3,方向不确定
B.三力的合力有唯一值3F3,方向与F3同向
C.三力的合力有唯一值2F3,方向与F3同向
D.由题给条件无法求合力大小
B 解析:先以力F1和F2为邻边作平行四边形,其合力与F3共线,大小F12=2F3,如图所示,F12再与第三个力F3合成求合力F合,可得F合=3F3,B正确.
5.(多选)如图所示,将力F分解为F1和F2两个分力,已知F1的大小和F2与F之间的夹角α,且α为锐角,则( )
A.当F1>F sin α时,一定有两解
B.当F1=F sin α时,有唯一解
C.当F1<F sin α时,无解
D.当F sin α<F1<F时,一定有两解
BCD 解析:将一个力分解为两个分力,由三角形定则知分力与合力可构成封闭三角形,当F1<F sin α时,三个力不能构成封闭三角形,故不可能分解为这样的一对分力F1和F2,C正确;当F1=F sin α时,可构成唯一一个直角三角形,B正确;当F sin α<F1<F时,F1、F2与F可构成两个矢量三角形,即有两解,D正确;对于选项A,由于不能确定F1是否小于F,结合前面的分析知,A错误.
6.水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一重力为G=100 N的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到轻绳的作用力的大小为( )
A.50 N B.50 N
C.100 N D.100 N
C 解析:由题意可得,对绳B点受力分析如图所示,滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F,因同一根绳张力处处相等,大小都等于物体的重力,即为F1=F2=G=100 N,用平行四边形定则作图,由于拉力F1和F2的夹角为120°,则由几何知识得F=100 N,所以滑轮受绳的作用力为100 N,C正确.
7.如图所示,物体m被三根不可伸长的轻绳系着,处于静止状态.已知OA与OB等长,∠AOB=60°.现将A点向左移动,使∠AOB=120°,再次静止.则前后二次OA绳受到的拉力之比为( )
A. B.
C. D.
C 解析:根据对称性,OA与OB段绳所受拉力大小相等,第一次对物体与结点O进行分析有2T1cos =mg,解得T1=,第二次对物体与结点O进行分析有2T2cos =mg,解得T1=mg,则有=,C正确.
8.刀、斧、凿等切削工具的刃部叫作劈,如图所示是用斧头劈木柴的示意图.劈的纵截面是一个等腰三角形,使用劈的时候,垂直劈背加一个力F,这个力产生两个作用效果,使劈的两个侧面推压木柴,把木柴劈开.设劈背的宽度为d,劈的侧面长为l,不计斧头的自身重力,则劈的侧面推压木柴的力约为( )
A.F B.F
C.F D.F
B 解析:斧头劈木柴时,设两侧面推压木柴的力分别为F1、F2且F1=F2,利用几何三角形与力的三角形相似有=,得推压木柴的力F1=F2=F,B正确.
9.(多选)耙在中国已有1500年以上的历史,北魏贾思勰著《齐民要术》称之为“铁齿楱”,将使用此农具的作业称作耙.如图甲所示,牛通过两根耙索拉耙沿水平方向匀速耙地.两根耙索等长且对称,延长线的交点为O1,夹角∠AO1B=60°,拉力大小均为F,平面AO1B与水平面的夹角为30°(O2为AB的中点),如图乙所示.忽略耙索质量,下列说法正确的是( )
A.两根耙索的合力大小为F
B.两根耙索的合力大小为F
C.地对耙的水平阻力大小为
D.地对耙的水平阻力大小为
BC 解析:两根耙索的合力大小为F′=2F cos 30°=F,A错误,B正确;由平衡条件,地对耙的水平阻力大小为f=F′cos 30°=F,C正确,D错误.
10.如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次的推力之比为( )
A.cos θ+μsin θ B.cos θ-μsin θ
C.1+μtan θ D.1-μtan θ
B 解析:物体在力F1作用下和力F2作用下匀速运动时的受力如图所示.将物体受力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解,由平衡条件可得F1=mg sin θ+Ff1,FN1=mg cos θ,Ff1=μFN1;F2cos θ=mg sin θ+Ff2,FN2=mg cos θ+F2sin θ,Ff2=μFN2,解得:F1=mg sin θ+μmg cos θ,F2=,故=cos θ-μsin θ,B正确.
11.如图所示是扩张机的原理示意图,A、B为活动铰链,C为固定铰链,在A处作用一水平力F,B就以比F大得多的压力向上顶物体D,已知图中2l=1.0 m,b=0.05 m,F=400 N,B与左侧竖直墙壁接触,接触面光滑,铰链和杆受到的重力不计,求:
(1)扩张机AB杆的弹力大小(用含α的三角函数表示);
(2)D受到向上顶的力的大小.
答案:(1) N (2)2 000 N
解析:(1)将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解,如图甲所示,且F1=F2,
则有2F1cos α=F
则扩张机AB杆的弹力大小F1== N.
(2)再将F1按作用效果分解为FN和FN′,如图乙所示,则有FN=F1sin α
联立得FN=
根据几何知识可知tan α==10
则FN=5F=2000 N.
12.随着我国新农村建设不断深入,越来越多的农民住进了楼房,大家在喜迁新居的时候遇到了搬运大件家具的困难.如图所示为一农户正在用自己设计的方案搬运家具到二楼,他用一悬挂于房檐A点的小电机通过轻绳1拉动家具缓慢上升,为避免家具与墙壁碰撞,需要一人站在地面上用轻绳2向外侧拖拽,绳1与绳2始终在同一竖直面内,某时刻绳1与竖直方向夹角30°,绳2与竖直方向夹角60°,已知家具质量为50 kg,人的质量为80 kg(g取10 m/s2).求:
(1)绳1与绳2的拉力大小;
(2)该人受到地面的支持力和摩擦力大小.
答案:(1)500 N 500 N (2)550 N 250 N
解析:(1)对家具受力分析,如图甲所示,由平衡条件得
FT1sin 30°=FT2sin 60°
FT1cos 30°=FT2cos 60°+mg
解得FT1=500 N,FT2=500 N.
(2)对人受力分析,如图乙所示,由平衡条件得
Ff=FT2′sin 60°,FN+FT2′cos 60°=Mg
FT2′=FT2
解得FN=550 N,Ff=250 N.
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