第二章 第3讲　力的合成与分解 核心素养测评 -2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 以情境化问题为载体，系统覆盖力的合成与分解核心概念及应用，强化运动和相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础巩固练|5题|概念辨析与简单应用|从合力分力关系（如共点力变化规律）到二力合成的实际情境（拔老根儿、磨刀器）迁移| |综合应用练|4题|多力平衡与实验探究|力的合成法则在静摩擦、系统平衡（拖船、叠球）中的综合应用| |情境创新练|1题|运动情境中的力分解|结合帆船运动状态分析力的正交分解，体现模型建构与科学论证|

核心素养测评 第3讲　力的合成与分解 (40分钟　70分) 选择题(1-9题,每小题6分,共54分) 【基础巩固练】 1.两个共点力F1、F2大小不同,它们的合力大小为F,则(　　) A.F1、F2同时增大一倍,F也增大一倍 B.F1、F2同时增加10 N,F也增加10 N C.F1增加10 N,F2减少10 N,F一定不变 D.若F1、F2中的一个增大,F一定增大 2.我国北方小孩在秋天常玩的一种游戏,叫“拔老根儿”,如图所示。其实就是两个人,每人手里拿着长长的杨树叶根,把两个叶根十字交错在一起,两人各自揪住自己手里叶根的两头,同时使劲往自己怀里拽,谁手里的叶根儿断了谁输。假如两小孩选用的树叶根所承受的最大拉力相等,则下列说法正确的是(　　) A.叶根夹角较小的一方获胜 B.力气较大的小孩获胜 C.叶根夹角较大的一方的叶根对另一方的叶根的作用力更大些 D.叶根夹角较大的一方的叶根对另一方的叶根的作用力更小些 3.(2026·临汾模拟)磨刀器极大地提升了我们的生活便利性,如图甲所示,这是一款某品牌的磨刀器,它配备了两种刀具选择规格(角度θ在14°~18°和19°~24°两种规格)。这类磨刀器的设计左右对称,通过调整两侧刀片的夹角,以适应不同刀具的需求,其简化原理图如图乙所示。若某人将磨刀器放在水平桌面上,并将刀具放在磨刀器上向后缓慢拉动,若在拉动过程中对刀具施加的压力保持恒定,磨刀器始终静止。则下列关于磨刀器和对应刀具的说法正确的是(　　) A.当刀具向后拉动时,刀具受到的摩擦力方向向后 B.当刀具向后拉动时,桌面受到的摩擦力方向向前 C.若磨刀器的夹角θ越大,刀具对磨刀器的作用力越大 D.若磨刀器的夹角θ越大,刀具受到的摩擦力反而越小 4.(体育运动)某玩具弹弓可发射弹丸或箭矢,如图所示为弹弓原理简图,已知皮筋均匀且弹性良好,其弹力满足胡克定律,自由长度为l,劲度系数为k,发射箭时皮筋的最大长度为l(弹性限度内)。此时弓臂(几乎不发生形变)的顶部跨度(虚线长)为l,假设箭在皮筋的正中间,皮筋夹在类似动滑轮的附加装置上,则箭被发射瞬间所受的最大弹力为(　　) A.kl B.kl C.kl D.2kl 5.(生产生活)(2025·重庆高考)现代生产生活中常用无人机运送物品,如图所示,无人机携带质量为m的匀质钢管在无风的空中悬停,轻绳M端和N端系住钢管,轻绳中点O通过缆绳与无人机连接。MO、NO与竖直方向的夹角均为60°,钢管水平。则MO的弹力大小为(重力加速度大小为g)(　　) A.2mg B.mg C.mg D.mg 【综合应用练】 6. 【多选】物体静止于水平桌面上,两者之间的最大静摩擦力为5 N,现将水平面内的三个力同时作用于物体的同一点,三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是(　　) A.物体所受静摩擦力可能为2 N B.物体所受静摩擦力可能为4 N C.物体可能仍保持静止 D.物体一定被拉动 7.在探究两个互成角度力的合成规律实验中。在如图所示平面内,保持合力F不变,分力F1的大小不变,改变F1的方向,则分力F2箭头端的轨迹为(　　) 8.(2024·湖北高考)如图所示,两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进,两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f,方向与船的运动方向相反,则每艘拖船发动机提供的动力大小为(　　) A.f B.f C.2f D.3f 9.(2026·山西三重联考)如图所示,三个相同的光滑球A、B、C叠放在水平地面上的竖直圆筒内,圆筒内壁光滑,筒的内径与球的直径之比为3∶2,A、B、C三个球对筒的侧壁的压力大小分别为F1、F2、F3,则下列关系正确的是(　　) A.F3=F1 B.F3=3F1 C.F2=F3 D.F1+F3=2F2 【情境创新练】 10.(16分)(体育运动)2025年5月12日,2025男子ILCA7级与女子ILCA6级世界帆船锦标赛首轮比赛在山东青岛市进行。如图所示,帆船是靠风(流动的空气)作用在帆面上的力使帆船破浪前行的。在帆船运动的海面上建立xOy平面坐标,让船尾与船头连线与y轴重合。MN为风帆,帆面光滑。假设海水静止,船体始终沿船头与船尾连线方向上向前运动。 (1)如图甲所示,风帆与y轴垂直,帆船沿y轴正方向匀速前进,空气对帆面作用力大小为F1,求此时帆面对空气作用力大小以及帆船所受的阻力大小。(6分) (2)如图乙所示,风帆MN与y轴正方向的夹角为37°,帆船沿y轴正方向匀速前进,空气对帆面作用力大小为F2,因帆面光滑,故F2的方向垂直于帆面(图中未画出)。求帆船受到的侧向阻力和前进方向阻力的大小(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。(10分) - 1 - 学科网（北京）股份有限公司 $ 核心素养测评 第3讲　力的合成与分解 (40分钟　70分) 选择题(1-9题,每小题6分,共54分) 【基础巩固练】 1.两个共点力F1、F2大小不同,它们的合力大小为F,则(　　) A.F1、F2同时增大一倍,F也增大一倍 B.F1、F2同时增加10 N,F也增加10 N C.F1增加10 N,F2减少10 N,F一定不变 D.若F1、F2中的一个增大,F一定增大 【解析】选A。根据平行四边形定则,F1、F2同时增大一倍,F也增大一倍,故A正确;F1、F2同时增加10 N,根据平行四边形定则合成之后,合力的大小不一定增加10 N,故B错误;F1增加10 N,F2减少10 N,F可能变化,可能不变化,故C错误;F1、F2中的一个减小,根据平行四边形定则合成之后,合力的大小不一定减小,故D错误。 2.我国北方小孩在秋天常玩的一种游戏,叫“拔老根儿”,如图所示。其实就是两个人,每人手里拿着长长的杨树叶根,把两个叶根十字交错在一起,两人各自揪住自己手里叶根的两头,同时使劲往自己怀里拽,谁手里的叶根儿断了谁输。假如两小孩选用的树叶根所承受的最大拉力相等,则下列说法正确的是(　　) A.叶根夹角较小的一方获胜 B.力气较大的小孩获胜 C.叶根夹角较大的一方的叶根对另一方的叶根的作用力更大些 D.叶根夹角较大的一方的叶根对另一方的叶根的作用力更小些 【解析】选A。根据牛顿第三定律可知,叶根夹角较大的一方的叶根与另一方的叶根的作用力大小相等;以两个叶根十字交错点为研究对象,可知每个叶根对交错点的作用力的合力大小相等,根据F合=2Fcos,可知叶根夹角θ较小的一方,叶根产生的拉力较小,则叶根夹角较大的一方先达到树叶根所承受的最大拉力,故叶根夹角较小的一方获胜。故选A。 3.(2026·临汾模拟)磨刀器极大地提升了我们的生活便利性,如图甲所示,这是一款某品牌的磨刀器,它配备了两种刀具选择规格(角度θ在14°~18°和19°~24°两种规格)。这类磨刀器的设计左右对称,通过调整两侧刀片的夹角,以适应不同刀具的需求,其简化原理图如图乙所示。若某人将磨刀器放在水平桌面上,并将刀具放在磨刀器上向后缓慢拉动,若在拉动过程中对刀具施加的压力保持恒定,磨刀器始终静止。则下列关于磨刀器和对应刀具的说法正确的是(　　) A.当刀具向后拉动时,刀具受到的摩擦力方向向后 B.当刀具向后拉动时,桌面受到的摩擦力方向向前 C.若磨刀器的夹角θ越大,刀具对磨刀器的作用力越大 D.若磨刀器的夹角θ越大,刀具受到的摩擦力反而越小 【解析】选D。当刀具向后拉动时,刀具受到的滑动摩擦力阻碍刀具的相对运动,因此刀具受到的摩擦力向前,故A错误;刀具向后拉动时,由于刀具受到的摩擦力向前,根据牛顿第三定律可知,磨刀器受到刀具的摩擦力向后,根据平衡条件可知,桌面对磨刀器的摩擦力向前,结合牛顿第三定律可知,磨刀器对桌面的摩擦力向后,故B错误;当对刀具施加相同的正压力F时,将F沿两个侧面进行分解,如图所示,由几何关系可得F1=F2= 故当磨刀器的夹角θ越大,刀具对磨刀器的作用力越小,根据f=μFN可知,刀具受到磨刀器的摩擦力越小,故C错误,D正确。 4.(体育运动)某玩具弹弓可发射弹丸或箭矢,如图所示为弹弓原理简图,已知皮筋均匀且弹性良好,其弹力满足胡克定律,自由长度为l,劲度系数为k,发射箭时皮筋的最大长度为l(弹性限度内)。此时弓臂(几乎不发生形变)的顶部跨度(虚线长)为l,假设箭在皮筋的正中间,皮筋夹在类似动滑轮的附加装置上,则箭被发射瞬间所受的最大弹力为(　　) A.kl B.kl C.kl D.2kl 【解析】选B。设皮筋达到最大长度时与箭的夹角为θ,由几何关系可得sinθ==,由数学知识可得cosθ=,箭被发射瞬间所受的最大弹力为Fmax=2k·(l-l)cosθ=2k·l·=kl,故选B。 5.(生产生活)(2025·重庆高考)现代生产生活中常用无人机运送物品,如图所示,无人机携带质量为m的匀质钢管在无风的空中悬停,轻绳M端和N端系住钢管,轻绳中点O通过缆绳与无人机连接。MO、NO与竖直方向的夹角均为60°,钢管水平。则MO的弹力大小为(重力加速度大小为g)(　　) A.2mg B.mg C.mg D.mg 【解析】选B。以钢管为研究对象,设轻绳的拉力为T,根据对称性可知两边绳子拉力相等,根据平衡条件2Tcos60°=mg,可得T=mg,故选B。 【综合应用练】 6. 【多选】物体静止于水平桌面上,两者之间的最大静摩擦力为5 N,现将水平面内的三个力同时作用于物体的同一点,三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是(　　) A.物体所受静摩擦力可能为2 N B.物体所受静摩擦力可能为4 N C.物体可能仍保持静止 D.物体一定被拉动 【解析】选A、B、C。2 N、2 N、3 N三个力可构成闭合三角形,则三个力的合力范围为0~7 N,由于最大静摩擦力为5 N,因此可判定选项A、B、C正确,D错误。 7.在探究两个互成角度力的合成规律实验中。在如图所示平面内,保持合力F不变,分力F1的大小不变,改变F1的方向,则分力F2箭头端的轨迹为(　　) 【解析】选B。若以O点为坐标原点,以F的方向为x轴正向建立坐标系,设F与F1的夹角为θ,则分力F2的箭头的坐标满足x+F1cosθ =F,y=-F1sinθ,联立化简得(x-F)2+y2=,因保持合力F的大小和方向不变,分力F1的大小不变,则使F1与F的夹角从0°逐渐增大到360°的过程中,F2的箭头端的轨迹图形为圆,即B选项符合。 8.(2024·湖北高考)如图所示,两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进,两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f,方向与船的运动方向相反,则每艘拖船发动机提供的动力大小为(　　) A.f B.f C.2f D.3f 【解析】选B。根据题意对S受力分析如图甲 正交分解可知2Tcos30°=f 所以有T=f 对P受力分析如图乙 则有(Tsin30°)2+(f+Tcos30°)2=F2 解得F=f,故选B。 9.(2026·山西三重联考)如图所示,三个相同的光滑球A、B、C叠放在水平地面上的竖直圆筒内,圆筒内壁光滑,筒的内径与球的直径之比为3∶2,A、B、C三个球对筒的侧壁的压力大小分别为F1、F2、F3,则下列关系正确的是(　　) A.F3=F1 B.F3=3F1 C.F2=F3 D.F1+F3=2F2 【解析】选C。设每个球的质量为m,对A球研究,根据平衡条件有F1=mgtan30°=mg 对A、B整体研究有F2-F1=2mgtan30°,解得F2=mg,对三球整体研究有F1+F3=F2,解得F3=mg,故选C。 【情境创新练】 10.(16分)(体育运动)2025年5月12日,2025男子ILCA7级与女子ILCA6级世界帆船锦标赛首轮比赛在山东青岛市进行。如图所示,帆船是靠风(流动的空气)作用在帆面上的力使帆船破浪前行的。在帆船运动的海面上建立xOy平面坐标,让船尾与船头连线与y轴重合。MN为风帆,帆面光滑。假设海水静止,船体始终沿船头与船尾连线方向上向前运动。 (1)如图甲所示,风帆与y轴垂直,帆船沿y轴正方向匀速前进,空气对帆面作用力大小为F1,求此时帆面对空气作用力大小以及帆船所受的阻力大小。(6分) 答案:(1)F1　F1　 【解析】(1)由牛顿第三定律得:帆面对空气作用力大小为F1,帆船沿y轴方向二力平衡:阻力大小f=F1 (2)如图乙所示,风帆MN与y轴正方向的夹角为37°,帆船沿y轴正方向匀速前进,空气对帆面作用力大小为F2,因帆面光滑,故F2的方向垂直于帆面(图中未画出)。求帆船受到的侧向阻力和前进方向阻力的大小(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。(10分) 答案: (2)0.8F2　0.6F2 【解析】(2)受力分析,如图所示 正交分解可得Fx=F2cos37°=0.8F2 Fy=Fsin37°=0.6F2 阻力fx=Fx=0.8F2,阻力fy=Fy=0.6F2 - 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