2027届高三物理一轮专项练习：专题十一 力的合成与分解

专题十一 力的合成与分解 一、单项选择题 1．鱼在水中沿直线水平向右加速游动，水对鱼的作用力 F 方向合理的是（　　） A． B． C． D． 2．一物体在多个共点力的作用下处于静止状态，若其中一个力 F突然消失，其余力保持不变，则物体将（ ） A．沿 F的方向做匀速直线运动 B．沿 F的反方向做匀速直线运动 C．沿 F的方向做匀加速直线运动 D．沿 F的反方向做匀加速直线运动 3．斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是53°，每根钢索中的拉力都是6×105 N，已知sin53°=0.8，则它们对塔柱形成的合力是（ ） A．5.6×105 N B．7.2×105 N C．3.6×105 N D．4.8×105 N 4．如图所示，一游客在三亚体验水上滑板运动。在水平力牵引下，滑板与水平方向的夹角为 ，水对滑板的作用力垂直于板面、大小为F，滑板对水的作用力大小为，则（ ） A．F的水平分力为 B．F的竖直分力为 C．滑板减速运动时， D．滑板加速运动时， 5．如图所示，有两个共点力F1、F2作用于某一点，其合力为零。已知F1=5N，现保持F1不变，只将F2的方向沿逆时针方向绕作用点转动60°，则合力大小变为（　　） A．5N B．N C．10N D．仍为零 6．一物体受三个力做匀速直线运动，下面选项是受力大小可能正确的是（　　） A．8N、6N、1N B．10N、3N、14N C．6N、7N、8N D．1N、3N、10N 7．如图所示，5个力同时作用于某一质点，此5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，这5个力的合力的大小为的（ ） A．4倍 B．5倍 C．6倍 D．8倍 8．如图，一个重为的大砝码，用细线悬挂在点，现在用力拉砝码，使悬线偏离竖直方向时处于静止状态，此时所用拉力的值不可能为（　　） A． B． C． D． 9．某智能巡检机器人在水平地面上拖拽一个质量为的检测载荷，牵引绳斜向上与水平方向成角。机器人以恒定速度沿直线前进，已知载荷与地面间的动摩擦因数，重力加速度取。若要使牵引绳的张力最小，则（ ） A． B． C．最小张力大小为6 N D．最小张力大小为5 N 10．如图甲所示，篮球放在收纳架上，简化示意图如图乙所示，P、Q为两个相同的篮球，质量均为，四根固定斜杆、、、的倾角均为，与以及与间的距离均与篮球的半径相同。重力加速度大小为，不计所有摩擦。P球对的压力大小为（　　） A． B． C． D． 11．如图所示，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的方向与成30°角，则下列说法正确的是（　　） A．若的大小为，则一定等于 B．若的大小为20N，则一定等于 C．若的大小为35N，则只有一个可能值 D．若的大小为45N，则可能有两个值 12．便携式液压扩张机广泛应用于交通事故、地震等意外事故和灾害救援，它可产生很大的作用力，使金属结构变形。便携式液压扩张机的原理示意图如图所示，A、B为活动铰链，C为固定铰链，在A处作用一水平力F，B处滑块就以比F大得多的力向上顶物体D，已知图中，，，B与左壁接触，接触面光滑，滑块和杆的重力不计，则D受到向上顶的力大小为（　　） A．3000N B．2000N C．1000N D．500N 二、多项选择题 13．如图所示，吊车悬臂PM的一端装有大小不计的定滑轮，另一端可绕M点转动，绕过定滑轮的钢索通过四条相同的绳OA、OB、OC、OD吊着一长方形混凝土板。忽略一切摩擦，钢索和绳的质量均不计，当悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，下列说法正确的是（ ） A．钢索受到的拉力逐渐变小 B．吊车对地面的摩擦力始终为零 C．钢索对定滑轮的作用力逐渐变大 D．若四条绳增加相同的长度，则四条绳受到的拉力均变大 14．在我国犁耕史上有两种起土耕具，分别是曲辕犁和直辕犁，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（　　） A．直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力 B．不管怎样运动，耕索对犁的拉力总等于犁对耕索的拉力 C．耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大 D．耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大 15．古时候，木工由于没有铁钉，多用三角形楔子锤入木榫中加以固定，如图，直角三角形的楔子上部边长为，高为。现用锤子锤楔子，设作用于楔子上的力方向竖直向下、大小为，楔子重力不计，不计一切摩擦力，则（ ） A．楔子直角边对右侧木榫的作用力大于其斜边对左侧木榫的作用力 B．楔子直角边对右侧木榫的作用力为 C．楔子斜边对左侧木榫的作用力为 D．楔子对木榫的作用力大小等于 16．在药物使用时应用到很多物理知识。如图甲、乙分别是用注射器取药的情景和针尖刺入瓶塞的示意图。针尖的顶角θ很小，医生沿着注射器施加一个较小的力F，针尖会对瓶塞产生很大的推力，现只分析图乙的针尖倾斜侧面与直侧面对瓶塞产生的两个推力，则（　　） A．针尖在两个侧面上对瓶塞的两个推力是等大的 B．针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力比直侧面的推力大 C．若F一定，增大θ，直侧面推力减小 D．若θ一定，增大，直侧面与倾斜侧面推力之比增大 17．如图所示，一轻杆一端与固定在水平地面的铰链相连，另一端与小球相连，小球左侧靠着物块始终处于平衡状态。现在将物块缓慢向左移动一小段距离后，不计小球和物块之间的摩擦，则（ ） A．物块对小球的弹力增大 B．小球对轻杆的作用力不变 C．地面对物块的摩擦力增大 D．地面对物块的作用力不变 18．如图所示，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为θ（0°≤θ≤90°），一质量为m的小圆环套在直杆上，给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放，改变直杆和水平方向的夹角θ，当直杆与水平方向的夹角为30°时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g，则（ ） A．恒力F可能沿与水平方向夹30°斜向右下的方向 B．当小圆环在直杆上运动的时间最短时，小圆环与直杆间必无挤压 C．若恒力F的方向水平向右，则恒力F的大小为 D．恒力F的最小值为 三、计算题 19．北方的冬季。人们通常利用烧木柴来取暖。某人在砍柴时，分别利用了图甲和图乙所示的斧头，图甲中斧头的一个侧面与水平面垂直，图乙中两侧面与竖直方向的夹角相等，图甲和图乙中均用竖直向下的力将斧头砍入木柴中。已知斧头两侧面间的夹角均为，不计斧头的重力和侧面与木柴间的摩擦。求： (1)图甲中左、右两侧面对木柴的压力；(2)图乙中左、右两侧面对木柴的压力。 20．如图所示，轻绳跨过固定在竖直墙壁上的水平横杆右端的定滑轮，悬挂一个质量的小球。由于小球受恒定水平风力的作用，轻绳与竖直方向的夹角保持。已知，不计轻绳与滑轮间的摩擦以及风对轻绳的作用。取（，，）求： (1)水平风力大小；(2)轻绳对定滑轮的作用力大小；(3)当水平风力变为原来的3倍时，轻绳与竖直方向夹角为，此时小球处于静止状态，求轻绳对定滑轮的作用力大小。 试卷第12页（共13页） 第5页（共6页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题十一 力的合成与分解 一、单项选择题 1．鱼在水中沿直线水平向右加速游动，水对鱼的作用力 F 方向合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】ABCD．由于小鱼向右加速游动，则合外力水平向右，对小鱼受力分析，受竖直向下的重力，由力的合成，水的作用力应沿右上方向，故选 A。 2．一物体在多个共点力的作用下处于静止状态，若其中一个力 F突然消失，其余力保持不变，则物体将（ ） A．沿 F的方向做匀速直线运动 B．沿 F的反方向做匀速直线运动 C．沿 F的方向做匀加速直线运动 D．沿 F的反方向做匀加速直线运动 【答案】D 【详解】A．匀速直线运动的条件是合力为0，此时物体合力不为0，且合力方向与方向相反，故A错误；B．匀速直线运动合力为0，物体受恒定合力作用，物体不可能做匀速直线运动，故B错误；C．合力方向为的反方向，加速度与合力方向一致，不可能沿方向做匀加速运动，故C错误；D．物体初速度为0，恒定合力沿的反方向，加速度恒定，因此沿的反方向做初速度为0的匀加速直线运动，故D正确。 故选D。 3．斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是53°，每根钢索中的拉力都是6×105 N，已知sin53°=0.8，则它们对塔柱形成的合力是（ ） A．5.6×105 N B．7.2×105 N C．3.6×105 N D．4.8×105 N 【答案】B 【详解】如图所示，已知每根钢索中的拉力都是，根据平行四边形定则，它们对塔柱形成的合力是，故选B。 4．如图所示，一游客在三亚体验水上滑板运动。在水平力牵引下，滑板与水平方向的夹角为 ，水对滑板的作用力垂直于板面、大小为F，滑板对水的作用力大小为，则（ ） A．F的水平分力为 B．F的竖直分力为 C．滑板减速运动时， D．滑板加速运动时， 【答案】A 【详解】AB．将水对滑板的作用力分解为水平分力和竖直分力，则水平分力为，竖直分力为，故A正确，B错误。CD．水对滑板与滑板对水是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，，故CD错误。 故选A。 5．如图所示，有两个共点力F1、F2作用于某一点，其合力为零。已知F1=5N，现保持F1不变，只将F2的方向沿逆时针方向绕作用点转动60°，则合力大小变为（　　） A．5N B．N C．10N D．仍为零 【答案】A 【详解】F2转动之前，根据合力求法可知F2的大小为5N，转动之后，F1与F2的夹角为120°，有几何关系和合力三角形法则可知，此时的合力大小为5N。 故选A。 6．一物体受三个力做匀速直线运动，下面选项是受力大小可能正确的是（　　） A．8N、6N、1N B．10N、3N、14N C．6N、7N、8N D．1N、3N、10N 【答案】C 【详解】A．三个力最大值为8N，另外两力和为，，无法平衡，故A错误；B．三个力最大值为14N，另外两力和为，，无法平衡，故B错误；C．三个力最大值为8N，另外两力和为，，且，满足三力平衡条件，故C正确；D．三个力最大值为10N，另外两力和为，，无法平衡，故D错误。 故选C。 7．如图所示，5个力同时作用于某一质点，此5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，这5个力的合力的大小为的（ ） A．4倍 B．5倍 C．6倍 D．8倍 【答案】C 【详解】设正六边形边长为，则大小为。以质点为原点，取水平向右为轴、竖直向上为轴。由正六边形几何关系，将5个力分别沿坐标轴分解并相加，有，由关系式 所以合力大小为，故C正确。 故选C。 8．如图，一个重为的大砝码，用细线悬挂在点，现在用力拉砝码，使悬线偏离竖直方向时处于静止状态，此时所用拉力的值不可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】以大砝码为研究对象，作出力的矢量三角形，如图所示 根据图解法可知，当拉力与细线垂直时最小。根据平衡条件，得的最小值为，当拉力水平向右时，拉力，则所用拉力的值不可能为A。 故选A。 9．某智能巡检机器人在水平地面上拖拽一个质量为的检测载荷，牵引绳斜向上与水平方向成角。机器人以恒定速度沿直线前进，已知载荷与地面间的动摩擦因数，重力加速度取。若要使牵引绳的张力最小，则（ ） A． B． C．最小张力大小为6 N D．最小张力大小为5 N 【答案】D 【详解】对检测载荷进行受力分析，由平衡条件得， 由滑动摩擦力的定义可知，解得，若要使牵引绳的张力最小，则时， 故选D。 10．如图甲所示，篮球放在收纳架上，简化示意图如图乙所示，P、Q为两个相同的篮球，质量均为，四根固定斜杆、、、的倾角均为，与以及与间的距离均与篮球的半径相同。重力加速度大小为，不计所有摩擦。P球对的压力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设和对P球的弹力大小为，则P球受到，水平向左的Q球对P球的弹力，竖直向下的重力，3个力的作用。根据平衡条件可知，解得 和对P球的弹力沿方向的受力分析，如图 则，解得对P球的支持力大小为 根据牛顿第三定律可知，P球对OA的压力大小为。 故选A。 11．如图所示，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的方向与成30°角，则下列说法正确的是（　　） A．若的大小为，则一定等于 B．若的大小为20N，则一定等于 C．若的大小为35N，则只有一个可能值 D．若的大小为45N，则可能有两个值 【答案】B 【详解】 AC．根据三角形法则，由图可知，当时，有两个可能值，故AC错误； B．当与垂直时，力有唯一最小值，此时，故B正确；D．当时，只有一个可能值，故D错误。 故选B。 12．便携式液压扩张机广泛应用于交通事故、地震等意外事故和灾害救援，它可产生很大的作用力，使金属结构变形。便携式液压扩张机的原理示意图如图所示，A、B为活动铰链，C为固定铰链，在A处作用一水平力F，B处滑块就以比F大得多的力向上顶物体D，已知图中，，，B与左壁接触，接触面光滑，滑块和杆的重力不计，则D受到向上顶的力大小为（　　） A．3000N B．2000N C．1000N D．500N 【答案】B 【详解】将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解，作出力的分解图如图甲所示： 则有：，则得 再将按作用效果分解为和，作出力的分解图如图乙所示 则有 ，联立得，，由几何知识可知 解得，故ACD错误，B正确。 故选B。 二、多项选择题 13．如图所示，吊车悬臂PM的一端装有大小不计的定滑轮，另一端可绕M点转动，绕过定滑轮的钢索通过四条相同的绳OA、OB、OC、OD吊着一长方形混凝土板。忽略一切摩擦，钢索和绳的质量均不计，当悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，下列说法正确的是（ ） A．钢索受到的拉力逐渐变小 B．吊车对地面的摩擦力始终为零 C．钢索对定滑轮的作用力逐渐变大 D．若四条绳增加相同的长度，则四条绳受到的拉力均变大 【答案】BC 【详解】A．依题意，悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，混凝土板受力平衡，有，由牛顿第三定律可知钢索受到的拉力保持不变，故A错误；B．对整体受力分析，水平方向不受外力，吊车不受地面的摩擦力，由牛顿第三定律可知吊车对地面的摩擦力始终为零，故B正确；C．钢索对定滑轮的作用力为两根钢索的合力，悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小过程中，两力大小不变，夹角变小，所以合力逐渐变大，即钢索对定滑轮的作用力逐渐变大，故C正确；D．若四条绳增加相同的长度，由几何知识可知绳子与竖直方向夹角变小，根据，可知四条绳受到的拉力均变小，故D错误。 故选BC。 14．在我国犁耕史上有两种起土耕具，分别是曲辕犁和直辕犁，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（　　） A．直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力 B．不管怎样运动，耕索对犁的拉力总等于犁对耕索的拉力 C．耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大 D．耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大 【答案】BD 【详解】AB．根据牛顿第三定律可知，不管曲辕犁或直辕犁怎样运动，耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力总是大小相等、方向相反，故A错误，B正确；CD．对牛的拉力F进行分解，如图所示 水平方向，有，，竖直方向，有， 由于，则，，故C错误，D正确。 故选BD。 15．古时候，木工由于没有铁钉，多用三角形楔子锤入木榫中加以固定，如图，直角三角形的楔子上部边长为，高为。现用锤子锤楔子，设作用于楔子上的力方向竖直向下、大小为，楔子重力不计，不计一切摩擦力，则（ ） A．楔子直角边对右侧木榫的作用力大于其斜边对左侧木榫的作用力 B．楔子直角边对右侧木榫的作用力为 C．楔子斜边对左侧木榫的作用力为 D．楔子对木榫的作用力大小等于 【答案】BD 【详解】A．将力按力的效果进行分解，如图所示，故A错误；BC．楔子直角边对木榫的作用力，而，解得，楔子斜边对木榫的作用力为，故B正确，C错误；D．根据受力平衡，楔子对木榫的作用力大小等于，故D正确。 故选BD。 16．在药物使用时应用到很多物理知识。如图甲、乙分别是用注射器取药的情景和针尖刺入瓶塞的示意图。针尖的顶角θ很小，医生沿着注射器施加一个较小的力F，针尖会对瓶塞产生很大的推力，现只分析图乙的针尖倾斜侧面与直侧面对瓶塞产生的两个推力，则（　　） A．针尖在两个侧面上对瓶塞的两个推力是等大的 B．针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力比直侧面的推力大 C．若F一定，增大θ，直侧面推力减小 D．若θ一定，增大，直侧面与倾斜侧面推力之比增大 【答案】BC 【详解】ABD．将力分解在垂直于两个侧面的方向上，如图所示 则，若θ一定，增大，直侧面与倾斜侧面推力之比不变，解得 ，即针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力比直侧面的推力大。故AD错误；B正确； C．分析可知，，解得，若F一定，增大，减小。故C正确。 故选BC。 17．如图所示，一轻杆一端与固定在水平地面的铰链相连，另一端与小球相连，小球左侧靠着物块始终处于平衡状态。现在将物块缓慢向左移动一小段距离后，不计小球和物块之间的摩擦，则（ ） A．物块对小球的弹力增大 B．小球对轻杆的作用力不变 C．地面对物块的摩擦力增大 D．地面对物块的作用力不变 【答案】AC 【详解】AB．设轻杆与水平面的夹角为，物块对小球的弹力为，轻杆对小球的作用力为。小球平衡时，有，由关系式，联立得， 物块左移后减小，、均增大；根据牛顿第三定律，小球对轻杆的作用力也增大，故A正确，B错误。CD．设地面对物块的静摩擦力为，支持力为，物块质量为。物块平衡时，有，，地面对物块作用力的大小为 物块左移后增大，所以、均增大，故C正确，D错误。 故选AC。 18．如图所示，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为θ（0°≤θ≤90°），一质量为m的小圆环套在直杆上，给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放，改变直杆和水平方向的夹角θ，当直杆与水平方向的夹角为30°时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g，则（ ） A．恒力F可能沿与水平方向夹30°斜向右下的方向 B．当小圆环在直杆上运动的时间最短时，小圆环与直杆间必无挤压 C．若恒力F的方向水平向右，则恒力F的大小为 D．恒力F的最小值为 【答案】BCD 【详解】A．根据题意，小圆环在直杆上运动的时间最短，则加速度最大，即合力的方向沿杆的方向，恒力F不可能沿与水平方向夹30°斜向右下的方向，A错误；B．由等时圆规律可知，小圆环在直杆上运动的时间最短，即加速度方向沿杆的方向，而恒力F和小圆环的重力的合力一定沿与水平方向夹30°斜向右下的方向，即为杆的方向，小圆环与直杆间必无挤压，B正确；C．当恒力F的方向水平向右，如图所示的受力 则有，C正确；D．合力与mg、F三力可构成矢量三角形，如下图所示： 由图可知，当F与垂直时，即与斜面垂直时，F有最小，则有，D正确。 故选BCD。 三、计算题 19．北方的冬季。人们通常利用烧木柴来取暖。某人在砍柴时，分别利用了图甲和图乙所示的斧头，图甲中斧头的一个侧面与水平面垂直，图乙中两侧面与竖直方向的夹角相等，图甲和图乙中均用竖直向下的力将斧头砍入木柴中。已知斧头两侧面间的夹角均为，不计斧头的重力和侧面与木柴间的摩擦。求： (1)图甲中左、右两侧面对木柴的压力；(2)图乙中左、右两侧面对木柴的压力。 【答案】(1)左侧面对木柴的压力为，右侧面对木柴的压力为，(2)左、右两侧面对木柴的压力均为 【详解】（1）在忽略斧头重力和侧面摩擦的理想情况下，将竖直向下的力按斧头两侧面对木柴的压力方向分解。设图甲中左、右侧面对木柴的压力大小分别为，，力的分解关系如图所示。 由力的平行四边形定则和图中直角三角形有，，解得， （2）设图乙中左、右侧面对木柴的压力大小分别为，，压力的合成关系如图所示。 图乙关于竖直方向对称，故，且每个压力与水平方向的夹角均为，两个压力的水平分量相互抵消，由竖直方向的分量关系得，解得 20．如图所示，轻绳跨过固定在竖直墙壁上的水平横杆右端的定滑轮，悬挂一个质量的小球。由于小球受恒定水平风力的作用，轻绳与竖直方向的夹角保持。已知，不计轻绳与滑轮间的摩擦以及风对轻绳的作用。取（，，）求： (1)水平风力大小；(2)轻绳对定滑轮的作用力大小；(3)当水平风力变为原来的3倍时，轻绳与竖直方向夹角为，此时小球处于静止状态，求轻绳对定滑轮的作用力大小。 【答案】(1)，(2)，(3) 【详解】（1）设轻绳张力大小为。小球处于静止状态，在竖直方向有 解得，在水平方向有 （2）不计轻绳与滑轮间的摩擦，同一轻绳各处张力大小相等。轻绳、对滑轮的作用力大小均为，两力的竖直分量大小分别为和，方向相反且大小相等，故相互抵消。两力的水平分量均向左。故 （3）风力增大后，设轻绳张力大小为。小球仍静止，由水平方向和竖直方向的平衡条件得，解得，由竖直方向平衡得，解得，此时轻绳与水平向左方向成，轻绳与水平向左方向成，故两段轻绳对滑轮的作用力相互垂直。由平行四边形定则得 试卷第12页（共13页） 第2页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $