内容正文:
第2讲 力的合成与分解
(建议用时:40分钟)
题组一 共点力的合成
1.某同学看到鱼缸中的一条小鱼在水中游动,当小鱼沿直线水平向左减速游动的过程中,他画出的水对鱼的作用力F方向正确的是( C )
2.三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们合力F的大小,下列说法正确的是( C )
A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3
B.F至少比F1、F2、F3中的某一个力大
C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
3.如图所示,对称晾挂在光滑等腰三角形衣架上的衣服质量为M,衣架顶角为120°,重力加速度为g,则衣架右侧对衣服的作用力大小为( B )
A.Mg B.Mg
C.Mg D.Mg
题组二 力分解的两种常用方法
4.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α和β,α<β,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( B )
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
5.(多选)如图所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光滑饺链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装置处于静止状态.设杆与水平面间的夹角为θ,下列说法正确的是( CD )
A.当m一定时,θ越大,轻杆所受的力越大
B.当m一定时,θ越小,滑块对地面的压力越大
C.当θ一定时,m越大,滑块与地面间的摩擦力越大
D.当θ一定时,m越小,轻杆所受的力越小
6.(多选)如图所示,质量为m的木块在推力F作用下,在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,那么木块受到的滑动摩擦力大小为( BD )
A.μmg B.μ(mg+Fsin θ)
C.μ(mg-Fsin θ) D.Fcos θ
题组三 力的合成与分解的应用
7.小明同学练习拉单杠时,两臂平行握住单杠将身体悬挂在空中,在他将两臂缓慢分开的过程中,手臂承受的拉力( A )
A.逐渐变大 B.逐渐变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
8.质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示,对该时刻,下列说法正确的是( A )
A.秋千对小明的作用力小于mg
B.秋千对小明的作用力大于mg
C.小明的速度为零,所受合力为零
D.小明的加速度为零,所受合力为零
9.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( B )
A.F B.F
C.F D.F
10.如图所示,战士在水平地面上进行拉轮胎的负荷训练,设战士做匀速直线运动,运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高.两绳间的夹角为θ=60°,所构成的平面与水平面间的夹角恒为α=30°,轮胎重为G,地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为Ff,则每根绳的拉力大小为( C )
A.Ff B.Ff
C.Ff D.G-Ff
11.如图所示,矩形平板ABCD的AD边固定在水平面上,平板与水平面夹角为θ,AC与AB的夹角也为θ.质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下,沿AC方向匀速运动.物块与平板间的动摩擦因数μ=tan θ,重力加速度大小为g,拉力大小为( A )
A.2mgsin θcos B.2mgsin θ
C.2mgsin D.mgsin θcos
12.如图所示,内壁光滑、半径为R的半球形容器静置于水平面上,现将轻弹簧一端固定在容器底部O′处(O为球心),弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于P点,OP与水平方向的夹角θ=30°.重力加速度为g.
(1)求弹簧对小球的作用力大小F1;
(2)若系统一起以加速度a水平向左匀加速运动时,弹簧中的弹力恰为零,小球位于容器内壁,求此时容器对小球的作用力大小F2和作用力方向与水平面夹角的正切tan α.
解析 (1)对小球受力分析并合成矢量三角形如图所示,
根据几何关系可知所围三角形为等边三角形,
所以F弹=F1=mg.
(2)若系统一起以加速度a水平向左匀加速运动时,对小球受力分析如图所示,
根据勾股定理可知F2=m,正切值tan α==.
答案 (1)mg (2)m
13.如图所示,放在粗糙固定斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态.轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点,轻弹簧中轴线沿水平方向,且弹簧伸长量为5 cm.轻绳的OC段与竖直方向的夹角θ=60°,斜面倾角α=30°,且物块A和斜面间的动摩擦因数μ=,物块A的质量mA=5 kg,弹簧的劲度系数k=400 N/m.重力加速度g取10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
(1)求物块B的质量;
(2)求物块A受到的摩擦力f的大小;
(3)若给物块A施加一沿斜面向下的力F1,要求物块A仍能保持静止,求F1的最大值Fmax.
解析 (1)对O点受力分析,如图所示,并正交分解,
根据平衡条件有:x方向kx-Fsin 60°=0,
y方向Fcos 60°-mBg=0,
解得F=40 N,mB=2 kg.
(2)假设摩擦力沿斜面向下,则对物块A受力分析如图所示并正交分解,
根据平衡条件有:x方向F-mAgsin 30°-f=0,
解得f=15 N,方向沿斜面向下.
(3)当物体受到静摩擦力方向向上且达到最大静摩擦力时,F1达到最大值.对于A有fmax=μmAgcos α,Fmax+mAgsin 30°=F+fmax,解得Fmax=40 N.
答案 (1)2 kg (2)15 N (3)40 N
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