3.4力的合成与分解
一、单选题
1.物体受两个共点力和作用,其大小分别是,。它们的合力不可能是( )
A.2N B.5N C.10N D.16N
2.一个的力分解成两个分力,下列各组值不可能的是( )
A.和 B.和
C.和 D.和
3.如图所示,将绳子的一端系在汽车上,另一端系在等高的树干上,两端点间绳长为10 m。用300 N的拉力把水平绳子的中点往下拉离原位置0.5 m,不考虑绳子的重力和绳子的伸长量,则绳子作用在汽车上的力的大小为( )
A.1 500 N B.6 000 N C.300 N D.1 500 N
4.两个大小相等的共点力F1和F2,当它们之间的夹角为90°时,合力大小为10 N,则当它们之间的夹角为120°时,合力的大小为( )
A.10 N B.10 N C.15 N D.20 N
5.如图所示,小明用绳拉着装满沙子的车,拉力F与水平方向成角,若将该力沿水平和竖直方向分解,则它的水平分力为( )
A. B. C. D.
6.如图所示,有一横截面为直角的固定光滑槽放置在水平地面上,AB面、BC面与水平地面间的夹角分别为30°、60°,有一质量为1kg的正方体均匀木块放在槽内,取重力加速度大小g=10m/s2。则木块对BC面的压力大小为( )
A.5N B.5N C.10N D.10N
7.如图所示,放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力作用,但物体仍保持静止状态,现将F分解为水平向右的力F1和竖直向上的力F2,下列说法正确的是( )
A.F1是物体对水平面的摩擦力
B.F1与水平面给物体的静摩擦力大小相等、方向相反
C.F2是水平面对物体的支持力
D.F2与物体的重力大小相等、方向相反
8.一位体操运动员在水平地面上做倒立动作,下列图中沿每只手臂受到的力最小的是( )
A.B.C.D.
9.水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B。一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=1kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力为(g=10N/kg)( )
A.5N B.5N C.10N D.10N
10.如图所示,用绳将重为G的球挂在光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为θ,则( )
A.球对墙的压力大小Gtan θ
B.球对墙的压力的方向垂直墙面向右
C.绳子中的张力大小为Gsin θ
D.绳子中的张力的方向沿绳子拉伸的方向
11.有五个力作用于一点O,这五个力构成一个正六边形的两邻边和三角对角线,如图所示,则这五个力的合力是F3的( )
A.2倍 B.3倍 C.4倍 D.5倍
二、多选题
12.如图所示,一件重为G的行李被OA绳和OB绳吊在空中,OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2,F是以F1、F2为邻边作出的平行四边形的对角线。则( )
A.F1、F2的合力是G
B.F1、F2的合力是F
C.行李对OA绳的拉力为F1
D.OB绳对行李的拉力为F2
13.如图所示为两个大小不变、夹角θ变化的力的合力的大小F与θ角之间的关系图像(0≤θ≤360°),下列说法中错误的是( )
A.合力大小的变化范围是0≤F≤10 N B.合力大小的变化范围是2 N≤F≤14 N
C.这两个分力的大小分别为6 N和8 N D.这两个分力的大小分别为2 N和8 N
14.如图所示,物体放在粗糙的斜面上静止不动,斜面的倾角为,把斜面上物体所受的重力分解为、的两个分力,下列说法正确的是( )
A.重力只能沿着和这两个方向进行分解
B.是斜面作用在物体上使物体下滑的力
C.是斜面受到的压力
D.若减小斜面的倾角,斜面施加给木块的力不会改变
15.明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可。一游僧见之曰: 无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角60°,现在木楔背上加一力 F,方向如图所示,木楔两侧产生 推力 FN,则( )
A.若 F=100N 时,FN=100N
B.若 F=100N 时, FN 00N
C.θ一定,若 F 增大,FN也随之增大
D.若 F 大小一定,要使 FN增大,应该增大θ
三、实验题
16.图甲为“验证力的平行四边形定则”的实验装置图。
(1)请将下面实验的主要步骤补充完整。
①将橡皮筋的一端固定在木板上的A点,另一端拴上两根绳套,每根绳套分别连着一个弹簧测力计;
②沿着两个方向拉弹簧测力计,将橡皮筋的活动端拉到某一位置,将此位置标记为O点,并记录两个拉力F1、F2的大小及方向;
③再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点,记录________。
(2)用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点,这样做的目的是________。
(3)这位同学在实验中确定分力方向时,图甲所示的a点标记得不妥,其原因是________。
(4)图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示,其中________表示力F1和F2合力的理论值;_______表示力F1和F2合力的实际测量值。(填“F”或“F′”)
(5)本实验采用的科学方法是________。
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
(6)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是________。
A.两根细绳必须等长
B.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
四、解答题
17.厨房中的菜刀、木工用的斧头等,它们的纵截面可以简化为一个等腰三角形,如图所示,物理学上称为劈。若在劈的背部加压力,则其两侧面推开物体的力(、)为多大?(设,l。)
18. 如图所示,一个重为150N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间,已知球心O与A点的连线与竖直方向成θ角,且θ=60°,所有接触点和面均不计摩擦,不计物体因挤压而导致的形变。试求小球对墙面的压力F1的大小和对A点压力F2的大小。
19.如图所示,光滑斜面倾角θ=53°,用一竖直方向的光滑挡板将球挡在斜面上,已知球重100N。问:
(1)由于物体重力作用,物体对挡板和斜面产生了哪些作用效果。
(2)请按照上述效果在图中分解重力,并且求出两个分力的大小(sin53=0.8,cos53°=0.6)。
20.如图所示,力,水平向左;力,直向下;力,与水平方向的夹角为37°。求三个力的合力。(,)
21.如图所示,重物,搁放在动摩擦因数的水平桌面上,被一与水平面成37°角斜向上的拉力作用,沿水平面运动,若这一外力,求物体受到的合力。(,,)
参考答案
1.A
【详解】
两力合成时,当夹角为零时合力最大,夹角时合力最小
故和的合力范围为
故选A。
2.A
【详解】
根据选项中的数据,可以进行判断二力的合力范围,可得
所以,A不可能,BCD均可能。
故选A。
3.A
【详解】
由题意可知绳子与水平方向夹角的正弦值为
sin α==0.1
所以绳子的作用力为
F绳==1 500 N
故A正确;BCD错误。
故选A。
4.A
【详解】
当两个力之间的夹角为90°时,如图甲所示,根据平行四边形定则可知
F1=F2=10 N
当这两个力的夹角为120°时,如图乙所示,根据平行四边形定则可知
F合=10 N
故选A。
5.B
【详解】
根据力的正交分解法,可知它的水平分力为
故选B。
6.A
【详解】
将重力按照实际作用效果分解,如图
故对BC有
故选A。
7.B
【详解】
A.F1是F的水平分力,不是物体对水平面的摩擦力,故A错误;
B.根据平衡条件得知,F1与水平面给物体的静摩擦力平衡,大小相等,方向相反,故B正确;
C.F2是F的竖直分力,不是水平面对物体的支持力。根据平衡条件得到,水平面对物体的支持力
N=mg-F2
故C错误;
D.根据平衡得知,F2与物体的重力不是大小相等、方向相反,故D错误。
故选B。
8.A
【详解】
以运动员为研究对象,运动员受到重力和沿两手臂方向的支持力作用,沿两手臂方向的支持力的合力与重力大小相等。在合力一定时,两分力的夹角越小,两分力就越小,BCD错误,A正确。
故选A。
9.C
【详解】
对B点受力分析可得:
滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳子拉力F1和F2的合力,因同一根绳张力处处相等,都等于物体的重力,即
F1=F2=mg=10N
由平行四边形作图,由于两力夹角为120°,则有合力
F=10N
故选C。
10.A
【详解】
将球受到的重力进行分解,重力产生两个效果。第一,使绳绷紧产生形变,由于绳的形变沿绳的方向,故重力作用的这个效果用重力沿绳方向的分力G1来表示;第二,重力作用使球水平向左挤压竖直墙面,使墙产生形变,重力的这一效果用垂直接触面的分力G2表示,作出平行四边形。
球处于平衡态,由力的平行四边形定则得,球对墙的压力大小
F1=G2=Gtan θ
方向垂直墙面向左;
绳子中的张力大小
F2=G1=
方向沿绳子收缩的方向。
故选A。
11.B
【详解】
根据平行四边行定则可知,F1与F4合成,合力为F3,F2 与F5合成,合力为F3,再将这两个合力与F3合成,得五个力的合力为3F3。
故选B。
12.BD
【详解】
AB.由题意可知F1、F2的合力是F,故A错误,B正确;
C.F1为OA绳拉行李的力,故C错误;
D.OB绳对行李的拉力为F2,故D正确。
故选BD。
13.AD
【详解】
CD.由题图可知,当两分力夹角为180°时,两分力的合力为2 N,则有
|F1-F2|=2 N
而当两分力夹角为90°时,两分力的合力为10 N,则有
=10 N
联立解得这两个分力大小分别为6 N、8 N,故C正确,D错误。
AB.当两个分力方向相同时,合力最大,为14 N;当两个分力方向相反时,合力最小,为2 N,合力在最大值与最小值之间,即合力大小的变化范围是
2 N≤F≤14 N
故A错误,B正确。
本题选择错误的,故选AD。
14.D
【详解】
A.力的分解是任意的,重力可以沿着很多个方向进行分解,只不过在该问题中,重力产生两个作用效果,即使物体沿斜面向下下滑和对斜面产生压力使斜面发生形变,则重力沿着和这两个方向进行分解,选项A错误;
B.其中的是重力作用在物体上使物体下滑的力,不是斜面作用在物体上的力,选项B错误;
C.是重力沿垂直斜面方向的分力,大小等于斜面受到的压力,选项C错误;
D.因物体受力平衡,合力为零,即斜面对木块的力等于物块的重力,若减小斜面的倾角,物块仍静止,即斜面施加给木块的力仍等于重力,不会改变,选项D正确。
故选D。
15.AC
【详解】
AB.根据力的分解可知,F是合力,F沿垂直两侧方向的分力形成的推力
由图可知,推力
若 F=100N ,代入上式得
故A正确,B错误;
C.在θ一定的前提下,由可知,F越大,FN越大,故C正确;
D.在F一定的前提下,θ越小,FN越大,故D错误。
故选AC。
16.弹簧测力计拉力的大小及方向 保证两次拉力的有相同作用效果 应该在离O点位置较远的地方标记,才能减小实验误差。 F B CD
【详解】
(1)③弹簧测力计拉力的大小及方向。
(2)保证两次拉力的有相同作用效果。
(3)应该在离O点位置较远的地方标记,才能减小实验误差。
(4)F表示力F1和F2合力的理论值,理论值是通过平行四边形定则作图作出来的。
表示力F1和F2合力的实际测量值,实际测量值就是用一把弹簧测力计拉时的拉力。
(5)本实验采用的科学方法是等效替代法,所以B正确;ACD错误;
故选B。
(6)A.两根细绳长度适当就好,所以A错误;
B.橡皮筋应与两绳夹角适当就好,不宜过大,也不宜过小,所以B错误;
C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行,才能保证各力在同一平面上,所以C正确;
D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,所以D正确;
故选CD。
17.
【详解】
如图所示
将力F分解为F1,F2,其中
F1=F2
根据相似三角形可得
解得:
18.150N ;300N
【详解】
小球的重力产生两个作用效果,如图所示
小球对墙面的压力大小为
小球对A点的压力大小为
19.(1)对挡板水平向左的压力和垂直对斜面的压力;(2),
【详解】
(1)由于物体重力作用,物体对挡板和斜面产生的作用效果为对挡板水平向左的压力和垂直对斜面的压力。
(2)分解如下图
则有
20. 方向与x轴夹角为45°
【详解】
将水平分解和竖直分解,故
故这三个力的合力为
方向与x轴夹角为45°。
21.114N
【详解】
物体竖直方向合力为0,故
故摩擦力为
故物体受到的合力为