专题复习7:力的合成与分解
1.如图所示,作用在滑块B上的推力F=100 N,若α=30°,装置重力和摩擦力均不计,则工件上受到的压力为( )
A.100 N B.100 N
C.50 N D.200 N
2.如图所示,AB是半圆的直径,O为圆心,P点是圆上的一点,在P点作用了三个共点力F1、F2、F3.若F2的大小已知,则这三个力的合力为( )
A.F2 B.2F2 C.3F2 D.4F2
3.如图所示,一水桶上系有三条绳子a、b、c,分别用它们提起相同的水时,下列说法中正确的是( )
A.a绳受力最大
B.b绳受力最大
C.c绳受力最大
D.三条绳子受力一样大
4.刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈,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
5.如图所示,一根不可伸长的轻绳穿过轻滑轮,两端系在高度相等的A、B两点,滑轮下挂一物体,不计轻绳和轻滑轮之间的摩擦.保持A固定不动,让B缓慢向右移动,则下列说法正确的是( )
A.随着B向右缓慢移动,绳子的张力减小
B.随着B向右缓慢移动,绳子的张力不变
C.随着B向右缓慢移动,滑轮受绳AB的合力变大
D.随着B向右缓慢移动,滑轮受绳AB的合力不变
6.如图所示是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图,一根绳绕过两个定滑轮后两端各挂着一个相同质量的重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中用手指代替颈椎做实验),整个装置在同一竖直平面内,如果要增大颈椎所受的拉力,不可采取的办法是( )
A.只增加绳的长度
B.只增大重物的重量
C.只将动滑轮向下移动
D.只将两个定滑轮的悬点相互靠近
7.a、b为截面完全相同的直角楔形物体质量相等,分别在垂直于斜边的恒力F1、F2作用于静止在相同的竖直墙面上,如图所示,下列说法错误的是( )
A.a、b受力个数可能不相同
B.b受到的摩擦力一定小于a受到的摩擦力
C.a、b所受摩擦力方向一定沿墙面向上
D.F1、F2大小一定相等
8.如图所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是( )
A.B与水平面间的摩擦力减小
B.水平面对B的弹力增大
C.悬于墙上的绳所受的拉力不变
D.A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等
9.两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图所示,OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°,M、m均处于静止状态.则( )
A.绳OA对M的拉力小于绳OB对M的拉力
B.绳OA、OB对M的拉力大小相等
C.m受到水平面的静摩擦力大小为零
D.m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左
10.如图所示,完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平面上,每个足球的质量都是m,不考虑转动情况,下列说法正确的是
( )
A.下面每个球对地面的压力均为mg
B.下面的球不受地面给的摩擦力
C.下面每个球受地面给的摩擦力均为mg
D.上面球对下面每个球的压力均为mg
11.(多选) 如图所示,水平地面上固定着一个光滑的竖直圆环,中央有孔的小球P和K套在环上,由伸直的细绳连接,它们恰好能保持静止状态,已知K的质量为m,OK连线水平,PK连线与水平线夹角为30°.则( )
A.细绳对K球的拉力大小为2mg
B.细绳对K球的拉力大小为mg
C.P球的质量为m
D.P球的质量为2m
12.(多选)我国不少地方在节日期间有挂红灯笼的习俗.如图所示,质量为m的灯笼用两根不等长的轻绳OA、OB悬挂在水平天花板上,OA比OB长,O为结点.重力加速度大小为g.设OA、OB对O点的拉力分别为FA、FB,轻绳能够承受足够大的拉力,则( )
A.FA小于FB
B.FA、FB的合力大于mg
C.调节悬点A的位置,可使FA、FB都大于mg
D.换质量更大的灯笼,FB的增加量比FA的增加量大
13.如图所示,质量为m1=2 kg的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O.轻绳OA水平,OB绳与水平方向的夹角θ=30°,且通过一个光滑的轻滑轮与放置在水平面上的质量为m2=5 kg的物体乙相连,物体甲、乙均处于静止状态.(g=10 m/s2)求:
(1)轻绳OA、OB对结点O点的拉力大小;
(2)物体乙对地面的压力.
(3)滑轮轴对滑轮的弹力的大小和方向.
14.如图所示,物体A在水平力F1=400 N的作用下,沿着倾角θ=60°的斜面匀速下滑,物体A受的重力G=400 N,(已知sin15°=0.259,cos15°=0.966)
(1)物体A总共受到几个力的作用?
(2)将F1与重力G进行合成,合力F大小等于多少?合力F与斜面成多少度角(锐角)
(3)将斜面对物体的支持力与滑动摩擦力合成,得到合力F′,则F′与F的大小、方向有怎样的关系?
(4)斜面对物体的支持力与滑动摩擦力各等于多少?物体与斜面之间的动摩擦因数等于多少?
15.如图所示,质量为m1的物体甲通过3段轻绳悬挂,3段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲及人均处于静止状态.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大?
(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?
(3)若人的质量m2=60 kg,人与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3,则欲使人在水平面上不滑动,物体甲的质量m1最大不能超过多少?
参考答案
1.答案B
解析 对B进行受力分析,如图甲所示,得F2==2F;
对上部分进行受力分析,如图乙所示,
其中F2′=F2,得FN=F2′·cos 30°=100 N,故B正确.
2.答案C
解析先把F1和F3合成,合力与F2方向相同,大小为2F2,再与F2合成,所以这三个力的合力为3F2,选项C正确.
3.答案C
解析 由平行四边形定则,当合力一定时,两个相同大小的分力夹角越大,分力越大,则c中分力最大,绳最容易断,C项正确.
4.答案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三角形相似有=,得推压木柴的力F1=F2=F,所以B正确,A、C、D错误.
5.答案D
解析动滑轮在不计摩擦的情况下,两侧绳子拉力大小相等,平衡后,两侧绳子的拉力关于竖直方向对称.保持A固定不动,让B缓慢向右移动,则两侧绳子的夹角增大,绳上的张力增大,由于物体的重力不变,故绳AB的合力不变.本题应选D.
6.答案 A
解析 如图所示,F1=F2=mg,根据力的合成,颈椎所受的拉力F=2F1cos θ=2mgcos θ,增大mg或减小θ,可以增大F,选项A正确.
7.答案 BCD
解析 对a进行受力分析如图甲所示,除摩擦力外的三个力不可能平衡,故一定有摩擦力,故a受四个力;除摩擦力外对b进行受力分析如图乙所示,除摩擦力外,三力有可能平衡,沿竖直方向和水平方向分解F2,设F2与竖直方向夹角为α,则有F2cosα=mg,F2sinα=N2,得F2=,若F2=,没有摩擦力,此时b受3个力,故A正确.若F2>, 摩擦力向下,b受四个力,若F2<,摩擦力向上,b受四个力,若F2远大于F1,b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力,故B错误.当F2=时,b受到的摩擦力为0,故C错误;F1和F2有可能相等,但也有可能不等,故D错误.
8.答案BD
解析 对物块A进行受力分析,受到重力和细绳的拉力,根据平衡条件可知,细绳的拉力等于物块A的重力,当把物块B移至C点后,细绳BO与水平方向的夹角θ′变小,对物块B进行受力分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力.根据共点力平衡条件,有Tcosθ′=f,由于θ′变小,故B与水平面间的静摩擦力变大,故A错误;水平面对B的弹力N=mg-Tsinθ′,θ′变小,则N变大,故B正确;对滑轮进行受力分析,受连接A、B的绳子的拉力T以及悬于墙上的绳子的拉力F,由于连接A、B的绳子的拉力相等且夹角变大,故其合力变小,故悬于墙上的绳所受的拉力F也变小,故C错误;连接A、B的绳子的拉力相等,故合力在角平分线上,故α=β,又由于三力平衡,所以α=β=θ,故D正确.
9.答案AD
解析 设绳OA对M的拉力为FA,绳OB对M的拉力为FB,由M处于静止状态可得:FA·cos 30°=FB·cos 60°即FA=FB,故A正确,B错误;因FB>FA,物体m有向右滑动的趋势,m受到水平面的摩擦力的方向水平向左,D正确,C错误.
10.答案AD
解析 以四个球整体为研究对象受力分析可得,3FN=4mg,可知下面每个球对地面的压力均为FN=mg,A项正确;隔离上面球分析,3F1·=mg,F1=mg,D项正确;隔离下面一个球分析,Ff=F1·=mg,B、C项错误.
11.答案AD
解析分别对P、K两球受力分析,如图所示.
对K球,分解拉力T,可知竖直方向Tsin 30°=mg,
解得细绳对K球的拉力T=2mg,
对P球,在水平方向Tcos 30°=NPsin 30°,
在竖直方向NPcos 30°=mPg+Tsin 30°.
联立可解得mP=2m,故选A、D.
12.答案ACD
解析 对结点O,受力分析,画出力的矢量图.由图可知,FA小于FB,FA、FB的合力等于mg,选项A正确,B错误.调节悬点A的位置,当∠AOB大于某一值时,则FA、FB都大于mg,选项C正确.换质量更大的灯笼,则重力mg增大,FB的增加量比FA的增加量大,选项D正确.
13.解析 (1)以结点O为研究对象进行受力分析如图所示,
根据几何关系可得:FOA== N=20 N;FOB== N=40 N;
(2)对乙根据共点力的平衡条件可得:N=m2g-FOB=50 N-40 N=10 N;由牛顿第三定律可知:乙对地面的压力N′,则N′=10 N,方向竖直向下;
(3)以滑轮轴为研究对象进行受力分析如图所示,
设滑轮轴对滑轮的弹力的方向与竖直方向的夹角为α,
根据几何关系可得2α=90°-30°,
解得:α=30°;
对滑轮:T=2FOBcos30°=40 N;
方向与竖直方向成30°指向右上方.
14.解析 (1)物体受到重力、支持力和水平力F1、摩擦力,共4个力作用.
(2)F1与重力G的合力.F== N=400 N.F与斜面成75°的锐角,如图所示.
(3)将斜面对物体的支持力与滑动摩擦力合成,得到合力F′,则F′与F大小相等方向相反,作用在一条直线上.如图所示.
(4)斜面对物体的支持力:F2=Fcos15°=Gcos15°=546 N;滑动摩擦力F3=Fsin15°=Gsin15°=146 N;动摩擦因数μ==tan15°=0.27.
15.解析以结点O为研究对象,如图,沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系,将FOA分解,由平衡条件有
FOB=FOAsinθ
FOAcosθ=m1g
联立得FOA==m1g
FOB=m1gtanθ=m1g
故轻绳OA、OB受到的拉力分别为m1g、m1g.
(2)人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力,受力如图所示,由平衡条件得:Ff=FOB=m1g,方向水平向左.
(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时,质量达到最大,此时人受到的静摩擦力达到最大值.
当人刚要滑动时,静摩擦力达到最大值
Ffm=μm2g.
由平衡条件得FOBm=Ffm
又FOBm=m1mg
联立解得m1m===24 kg
即物体甲的质量m1最大不能超过24 kg.