2027届高考物理一轮复习专项练习 第8讲 力的合成与分解

2027届高考物理一轮复习 第8讲 力的合成与分解 专项练习——原卷版 【A组同步训练】 一、力的合成 1．（2026·陕晋青宁）我国科研人员利用仿生机器鱼研究湖泊生态，当仿生机器鱼在湖中匀速直线下潜时，它受到水的合力方向是 A．斜向下 B．竖直向下 C．斜向上 D．竖直向上 2．（2025丰台模拟） 如图所示，甲、乙两位同学用同样大小的力提着一个水桶，水桶在空中处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．大小都等于水桶重力的一半 B．与竖直方向的夹角相等 C．减小与的夹角，大小不变 D．减小与的夹角，的合力变大 3．（2026·长宁模拟）光滑水平面上有一质量为2kg的物体，在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为5N和15N的两个力而其余力保持不变，关于此后物体的运动情况的说法正确的是（　　） A．一定做匀变速运动，加速度大小可能是10m/s2 B．一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s2 C．可能做匀减速直线运动，加速度大小可能是2m/s2 D．可能做匀速圆周运动，向心加速度大小可能是8m/s2 二、力的分解 4．（2025高三上·北碚期中）2023年杭州亚运会上，运动员正在进行射箭项目比赛，如图甲所示。释放箭的瞬间，若弓弦的拉力为100N，如图乙中的F1和F2所示。弓弦对箭产生的作用力为120N，如图乙中的F所示，则弓弦的夹角α应为（cos53°=0.6）（　　） A．106° B．74° C．143° D．127° 5．（2026·成都模拟）图示为研究小组通过无动力轨道小车在直线轨道约束下的运动来模拟帆船逆风行驶的俯视图。虚线为小车轨道，通过调节小车上帆的方向，能实现小车从静止开始沿轨道中箭头方向逆风行驶的选项是（　　） A． B． C． D． 6．（2025·广东模拟）如图所示，滑雪运动员从斜面雪道滑下，斜面与水平面间夹角为θ，滑板与雪道间的动摩擦因数为μ，运动员和滑板所受的重力为G，不计空气阻力，则（　　） A．运动员和滑板所受重力沿雪道的分力大小为Gsinθ B．滑板对雪道的压力大小为Gsinθ C．雪道对滑板的支持力大小为Gtanθ D．滑板与雪道间的摩擦力大小为 μG 【B组难点突破】 7．（2025·湖北模拟）有一劲度系数为k、原长为l的轻质弹性绳（弹性绳的形变满足胡克定律）两端固定在天花板上，如图甲所示，此时弹性绳处于原长。现分别将质量为m1和m2的重物系在弹性绳中点O处（系m2前取下m1），并最终保持平衡，如图乙所示，两次悬挂弹性绳与水平面夹角分别为60°和30°，弹性绳始终处在弹性限度内。则等于（　　） A． B．3 C． D． 8．（2025高三上·龙岗期末）如图为深中通道大桥结构一部分，内、外侧主索与桥梁平面的夹角为30°。假设桥梁重量为，仅由200条竖直吊索承担，200条竖直吊索固定于主索上，主索由东、西两个锚碇稳定平衡，则每条主索承担竖直吊索的拉力为（　　） A． B． C． D． 9．（2025·贵阳模拟）“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．（2025·广州模拟）榫卯结构是中国传统木建筑、木家具的主要结构方式，我国未来的月球基地将采用月壤烧制的带有榫卯结构的月壤砖建设。在木结构上凿削矩形榫眼用的是如图甲所示木工凿，凿削榫眼时用锤子敲击木工凿柄，将木工凿尖端钉入木头，木工凿尖端钉入木头时的截面如图乙所示，锤子对木工凿施加的力F沿竖直面向下，木工凿对木头的侧面和竖直面的压力分别为和，下列说法正确的是（　　） A．和是的两个分力 B．凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于 C．凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于F D．凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于F 11．（2025·四川模拟）石墩路障在生活中很常见，对于保障行车安全和管制交通秩序发挥重要作用。如图甲所示，工人用叉车将一球形石墩路障运送至目的地，拉动装置的结构简易图如图乙所示，，两叉车臂相互平行且间距等于石墩半径。在水平匀速拉动叉车的过程中，叉车臂与水平方向夹角维持为。不计球形石墩表面摩擦，则单个叉车臂受到石墩的压力大小为（石墩重力为）（　　） A． B． C． D． 【C组综合拓展】 12．图为帆船在静止水面上逆风航行的示意图。风力和船身方向成135°，风力和帆面成8°，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶，如果风力大小为F，则风力在航行方向的分力为（　　） A． B． C． D． 13．（2025高三上·长沙开学考）智能手机的普及后“低头族”应运而生。低头时，颈椎受到的压力会增大（当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重力）。现将人体头颈简化为如图所示的模型：头部的重心在P点，在可绕O转动的颈椎OP（轻杆）的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止状态。当低头时，若颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ与竖直方向的夹角为60°，此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为（　　） A．2 B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届高考物理一轮复习 第8讲 力的合成与分解 专项练习——解析版 【A组同步训练】 一、力的合成 1．（2026·陕晋青宁）我国科研人员利用仿生机器鱼研究湖泊生态，当仿生机器鱼在湖中匀速直线下潜时，它受到水的合力方向是 A．斜向下 B．竖直向下 C．斜向上 D．竖直向上 【答案】D 【解析】仿生机器鱼在湖中匀速直线下落，处于平衡状态，所受合力为零。它受到竖直向下的重力和水对它的作用力（浮力与阻力的合力），因此水对它的合力方向竖直向上，与重力平衡。 故答案选 D。 2．（2025丰台模拟） 如图所示，甲、乙两位同学用同样大小的力提着一个水桶，水桶在空中处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．大小都等于水桶重力的一半 B．与竖直方向的夹角相等 C．减小与的夹角，大小不变 D．减小与的夹角，的合力变大 【答案】B 【解析】对桶进行受力分析：重力、F1、F2 AB、设F1、F2与竖直方向夹角分别为θ，α ，F1、F2的水平分力相等，由，由于F1、F2大小相等，所以θ，α相等，B正确，F1、F2的竖直方向分力之和等于桶的重力，有，由于θ，α不等于零，所以 大小都大于水桶重力的一半，A错误； CD、由，结合F1、F2大小相等，θ，α相等，当减小F1、F2的夹角时，变大，F1、F2变小，而F1、F2的合力恒等于水桶的重力，即合力不变。CD错误。 故答案为：B。 3．（2026·长宁模拟）光滑水平面上有一质量为2kg的物体，在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为5N和15N的两个力而其余力保持不变，关于此后物体的运动情况的说法正确的是（　　） A．一定做匀变速运动，加速度大小可能是10m/s2 B．一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s2 C．可能做匀减速直线运动，加速度大小可能是2m/s2 D．可能做匀速圆周运动，向心加速度大小可能是8m/s2 【答案】A 【解析】ABC．物体在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态，即五个力的合力为零，所以撤去大小分别为5N和15N的两个水平力后，剩余三个力的合力等于撤去的两个力的合力大小，方向相反，合力范围大小为 所以加速度大小范围为 如果物体原先是静止的，则撤去后做匀变速直线运动，加速度范围； 如果物体原先是运动的，如撤去后合力方向与运动方向不共线，则做匀变速曲线运动，加速度范围为；如撤去后合力方向与运动方向共线，则做匀变速直线运动。 所以A符合题意，BC不符合题意； D．因为撤去后物体受到的合力恒定，不可能做匀速圆周运动，因为匀速圆周运动的合力时刻指向圆心，D不符合题意。 故答案为：A。 二、力的分解 4．（2025高三上·北碚期中）2023年杭州亚运会上，运动员正在进行射箭项目比赛，如图甲所示。释放箭的瞬间，若弓弦的拉力为100N，如图乙中的F1和F2所示。弓弦对箭产生的作用力为120N，如图乙中的F所示，则弓弦的夹角α应为（cos53°=0.6）（　　） A．106° B．74° C．143° D．127° 【答案】A 【解析】由图可知，、、构成了一个菱形，根据力的分解可知 所以 则 故答案为：A。 5．（2026·成都模拟）图示为研究小组通过无动力轨道小车在直线轨道约束下的运动来模拟帆船逆风行驶的俯视图。虚线为小车轨道，通过调节小车上帆的方向，能实现小车从静止开始沿轨道中箭头方向逆风行驶的选项是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】风会对帆面造成一个垂直于帆面的作用力F，将作用力分解为沿着轨道小车的分力和垂直于轨道小车的分力，为实现“顶风逆行”，沿着轨道小车的分力必须与轨道小车运动方向相同，故C正确。 故答案为：C。 6．（2025·广东模拟）如图所示，滑雪运动员从斜面雪道滑下，斜面与水平面间夹角为θ，滑板与雪道间的动摩擦因数为μ，运动员和滑板所受的重力为G，不计空气阻力，则（　　） A．运动员和滑板所受重力沿雪道的分力大小为Gsinθ B．滑板对雪道的压力大小为Gsinθ C．雪道对滑板的支持力大小为Gtanθ D．滑板与雪道间的摩擦力大小为 μG 【答案】A 【解析】如图： 运动员和滑板所受重力沿雪道的分力大小为：，滑板对雪道的压力大小为：，由牛顿第三定律雪道对滑板的支持力大小为：，滑板与雪道间的摩擦力大小为：。故A符合题意 故答案为：A 【B组难点突破】 7．（2025·湖北模拟）有一劲度系数为k、原长为l的轻质弹性绳（弹性绳的形变满足胡克定律）两端固定在天花板上，如图甲所示，此时弹性绳处于原长。现分别将质量为m1和m2的重物系在弹性绳中点O处（系m2前取下m1），并最终保持平衡，如图乙所示，两次悬挂弹性绳与水平面夹角分别为60°和30°，弹性绳始终处在弹性限度内。则等于（　　） A． B．3 C． D． 【答案】D 【解析】设弹性绳一侧与水平方向夹角为θ，根据几何关系，可得一侧弹性绳伸长量为 则弹性绳弹力为 对结点O受力分析，根据平衡条件，可知竖直方向上满足 分别将θ=60°和30°代入解得 故答案为：D。 8．（2025高三上·龙岗期末）如图为深中通道大桥结构一部分，内、外侧主索与桥梁平面的夹角为30°。假设桥梁重量为，仅由200条竖直吊索承担，200条竖直吊索固定于主索上，主索由东、西两个锚碇稳定平衡，则每条主索承担竖直吊索的拉力为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】设每条主绳索承受竖直吊索的拉力为F，由于左右两侧各有两根主绳索，受力分析如图 有，解得，故ACD错误，B正确。 故选B。 9．（2025·贵阳模拟）“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 【解析】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。 故答案为：B。 10．（2025·广州模拟）榫卯结构是中国传统木建筑、木家具的主要结构方式，我国未来的月球基地将采用月壤烧制的带有榫卯结构的月壤砖建设。在木结构上凿削矩形榫眼用的是如图甲所示木工凿，凿削榫眼时用锤子敲击木工凿柄，将木工凿尖端钉入木头，木工凿尖端钉入木头时的截面如图乙所示，锤子对木工凿施加的力F沿竖直面向下，木工凿对木头的侧面和竖直面的压力分别为和，下列说法正确的是（　　） A．和是的两个分力 B．凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于 C．凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于F D．凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于F 【答案】D 【解析】本题考查了共点力的平衡，解题的关键是把力F根据力的作用效果分解，根据几何关系找出F与两个分力的大小关系。A．和是凿子对木头的弹力，其大小等于在垂直两接触面方向上的分力大小，故A错误； BCD．将沿垂直两接触面分解，如图 分力大小分别等于和，则由数学知识可知一定大于和；当时，，当时，，当时，，故BC错误，D正确。 故选D。 11．（2025·四川模拟）石墩路障在生活中很常见，对于保障行车安全和管制交通秩序发挥重要作用。如图甲所示，工人用叉车将一球形石墩路障运送至目的地，拉动装置的结构简易图如图乙所示，，两叉车臂相互平行且间距等于石墩半径。在水平匀速拉动叉车的过程中，叉车臂与水平方向夹角维持为。不计球形石墩表面摩擦，则单个叉车臂受到石墩的压力大小为（石墩重力为）（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】从侧面观察运载中的石墩，其受力分析如图甲所示。 由平衡条件有 从正面观察运载的石墩，黑色部分为两条叉车臂，石墩受力分析如图乙所示。为单个叉车臂对石墩的支持力，则有 单个叉车臂受到石墩的压力为 由牛顿第三定律可知单个叉车臂受到石墩的压力 故ACD错误，B正确。 故选B。 【C组综合拓展】 12．图为帆船在静止水面上逆风航行的示意图。风力和船身方向成135°，风力和帆面成8°，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶，如果风力大小为F，则风力在航行方向的分力为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】由图可知，风力在垂直于帆面方向上的分力为 这个分力垂直于帆面，与航行方向之间的夹角为 所以风力在航行方向上的分力为 故选A。 13．（2025高三上·长沙开学考）智能手机的普及后“低头族”应运而生。低头时，颈椎受到的压力会增大（当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重力）。现将人体头颈简化为如图所示的模型：头部的重心在P点，在可绕O转动的颈椎OP（轻杆）的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止状态。当低头时，若颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ与竖直方向的夹角为60°，此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为（　　） A．2 B． C． D． 【答案】B 【解析】对人的头部受力分析，根据相似图形成比例列式，结合牛顿第三定律，分析颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值。由题意可明确人的头部受力情况，如图所示 则由几何关系可知 解得 根据牛顿第三定律可知此时颈椎受到的压力 则颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为。 故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $