【精品解析】高中物理人教版必修1第三章第5节力的分解同步练习

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名称 【精品解析】高中物理人教版必修1第三章第5节力的分解同步练习
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资源类型 试卷
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科目 物理
更新时间 2018-03-22 13:51:58

文档简介

高中物理人教版必修1第三章第5节力的分解同步练习
一、选择题
1.为了行车的方便与安全,上山的公路都是很长的“之”字形盘山公路,这样做的主要目的是(  )
A.减小上山车辆受到的摩擦力
B.减小上山车辆的重力
C.减小上山车辆对路面的压力
D.减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力
2.如图所示,人拉着旅行箱前进,拉力F与水平方向成α角,若将拉力F沿水平和竖直方向分解,则它的竖直分力为(  )
A.Fsinα B.Fcosα C.Ftanα D.Fcotα
3.如下图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形(顶角为直角)。下列四个图中,这三个力的合力最大的是(  )
A. B.
C. D.
4.如图所示,质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上,斜面体置于粗糙的水平地面上,m受到平行于斜面向下的力F作用, m、M始终静止,则下列说法正确的是(  )
A.地面对M的摩擦力大小为Fcosθ B.地面对M的支持力为(M+m)g
C.物体m对M的摩擦力的大小为F D.M对物体m的作用力竖直向上
二、单选题
5.(2017高一上·银川期中)如图所示,用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架,绳的一端绕在手指上,杆的一端顶在掌心,当A处挂上重物时,绳与杆对手指和手掌均有作用,对这两个作用力的方向判断完全正确的是的(  )
A. B.
C. D.
6.将一个力 F 分解为两个分力 F1 和 F2,则下列说法中正确的是(  )
A.F 是物体实际受到的力
B.F1 和 F2 两个分力在效果上可以取代力 F
C.物体受到 F1、F2 和 F 三个力的作用
D.F 是 F1 和 F2 的合力
三、多项选择题
7.生活中拉链在很多衣服上应用,图中是衣服上拉链的一部分,当我们拉拉链的时候,拉头与拉链接触处呈三角形,使很难直接分开的拉链拉开,关于其中的物理原理,以下说法正确的是(  )
A.拉开拉链的时候,三角形的物体增大了拉拉链的拉力
B.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较大的分力
C.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为方向不同的两个分力
D.以上说法都不正确
8.如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球和斜坡及挡板间均无摩擦,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,则有(  )
A.斜面对球的支持力逐渐增大
B.斜面对球的支持力逐渐减小
C.挡板对小球的弹力先减小后增大
D.挡板对小球的弹力先增大后减小
四、填空题
9.把竖直向下的18 N的力分解成两个力,使其中一个分力在水平方向上并等于24 N,则另一个分力的大小是   N,方向是   。
10.将一个30N的力进行分解,其中一个分力的方向与这个力成30°角,另一个分力的最小值为   N。
五、计算题
11.水平面上和倾角为α的斜面上的物体都受到推力F的作用,如图所示,说明两种情况F产生的效果,并求出每种情况F的两个分力的大小。
12.氢气球重为10N,所受空气浮力为16N,由于受水平风力F作用,使系氢气球的绳子和地面成60°角,如图所示,求:
(1)绳子的拉力T;
(2)气球受到的水平风力F。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【解答】如图所示,重力G产生的效果是使物体下滑的分力F1和使物体压紧斜面的分力F2,
则F1=Gsin θ,F2=Gcos θ,倾角θ减小,F1减小,F2增大,同一座山,高度一定,把公路修成盘山公路时,使长度增加,则路面的倾角减小,即减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力,可使行车安全,故D符合题意,A、B、C不合题意。
答案为D
【分析】很长的“之”字形盘山公路,使路面的长度增加,从而减小了路面的坡度,将重力按作用效果正交分解,根据平衡条件可以判断。
2.【答案】A
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【解答】将F分解为水平方向和竖直方向,根据平行四边形定则,竖直方向上分力F1=Fsinα,
故A符合题意,B、C、D不合题意。
答案为A
【分析】将F沿水平和竖直方向分解,根据平行四边形法则求出竖直分力的大小。
3.【答案】C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】由三角形定则,两个力首尾相连,从第一个力的“首”到第二个力的“尾”的有向线段为其合力。因此在A中F3与F2的合力与F1相同,三个力合力为2F1;在B中F2与F3的合力与F1等值反向,三个力合力为0;在C中F1与F3的合力与F2相同,三个力的合力为2F2;在D中F2与F1的合力与F3相同。三个力的合力为2F3。又因为三个力中F2最大,所以三个力合力最大的是C。
答案为C
【分析】在矢量三角形中,分力是首尾相接的,合力是由一个分力的箭尾指向另一个分力的箭头;由此可以判断分力和合力的关系,从而可以求得分力的大小。
4.【答案】A
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【解答】把两个物体视为一个整体,整体受重力,地面的支持力,外力F和水平向右的静摩擦力,根据平衡条件
可知静摩擦力等于Fcosθ,选项A符合题意;地面对M的支持力为(M+m)g+Fsinθ,故B不合题意;对m受力分析,分解m重力,可知M给m的摩擦力为F+mgsinθ,故C不合题意;m受四个力的作用,其中弹力和摩擦力的合力,与重力和F的合力平衡,因此弹力和摩擦力的合力的方向不在竖直方向,故D不合题意。
答案为A
【分析】系统分析法,把两物体看做一个整体,可知在水平方向是平衡的,地面对M的静摩擦力f=Fcosθ。
5.【答案】D
【知识点】重力与重心;受力分析的应用
【解析】【解答】解:重物受绳子的拉力及物体本身的重力而处于平衡,故绳子的拉力等于物体的重力;而绷紧的绳子各处的拉力相等,故绳子对手指有大小为mg的拉力,方向沿绳的方向背离手指的方向;
结点A处受绳子向下的拉力及沿绳向上的拉力,二力的合力应沿杆的方向向里压杆,故杆对手掌有向里的压力;
故答案为D.
【分析】对重物分析,重物受重力及绳子的拉力,因细绳是连续的,故绳子上各点的拉力均等于物体的重力,由此可判断手指的受力方向;对结点进行受力分析,则可知杆对结点的弹力方向,即可判出杆对手掌的作用力的方向.
6.【答案】A,B,D
【知识点】力的分解
【解析】【解答】物体实际受到的力是F,按照合力与分力的等效替代关系,两个分力F1和F2在效果上与F相同,但不是物体实际受到的力,故选项AB符合题意。
答案为ABD
【分析】合力的作用效果与分力的共同作用效果是相同的。在力的合成中,分力是物体实际受到的力。在力的分解中,分力不是实际受到的力。
7.【答案】B,C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】拉头与拉链的接触处呈三角形,拉力分解为两个分力,如图所示,分力的大小大于拉力,且分力的方向不同,故B、C符合题意。
【分析】人在拉开拉链的时候,三角形物体在两链间和拉链一起运动,根据力的分解,手的拉力在三角形物体上产生了两个分力,分力的大小大于拉力的大小,所以可以将很难直接分开的拉链很容易拉开。
8.【答案】B,C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】把小球受重力分解,当挡板转动时,F2也会逆时针转动,如图:
从图中可以看出,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,F1越来越小,F2先变小,后变大,故BC正确。
【分析】小球受三个力的作用而保持静止状态,其中重力的大小、方向是固定的,斜面对球的支持力方向不变,大小有变化,挡板对球的支持力的大小和方向都变化,结合平行四边形定则作图分析即可判断。
9.【答案】30;与合力成53°斜向下
【知识点】力的分解
【解析】【解答】根据平行四边形定则,作图如下:
据勾股定理可知
F2= = N=30 N,方向与合力成53°斜向下。
【分析】力的分解和合成一样都遵守平行四边形定则,据平行四边形定则,作图即可求得分力的大小。
10.【答案】15
【知识点】力的分解
【解析】【解答】如图,合力为F=30 N,θ=30°,由三角形法则可知:当F2⊥F1时,F2有最小值,最小值为 F2min=Fsin θ=30×sin 30° N =15 N,所以另一个分力的最小值为15 N。
【分析】根据三角形定则,结合合力与分力夹角的大小,作图由数学知识得到另一个分力的最小值。
11.【答案】解:两种情况下的F都产生使物体压紧斜面和使物体沿斜面滑动的效果。对两个图中的推力F进行力的分解,如图所示
根据力的平行四边形定则,则有
甲图: F1=Fcos α,F2=Fsin α
乙图: F1=Fcos α,F2=Fsin α
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【分析】结合力的平行四边形定则,用力的正交分解法把力F分解,运用数学三角知识,即可求解。
12.【答案】(1)解:对气球受力分析,正交分解如图所示:
x方向有:Tsin30°=F
y方向有:Tcos30°+mg=F浮
解得:F=2 N,T=4 N
(2)解:对气球受力分析,正交分解如图所示:
x方向有:Tsin30°=F
y方向有:Tcos30°+mg=F浮
解得:F=2 N,T=4 N
【知识点】力的分解
【解析】【分析】对气球做受力分析,抓住竖直方向和竖直方向分别平衡,列式求出绳子的拉力和风力的大小。
1 / 1高中物理人教版必修1第三章第5节力的分解同步练习
一、选择题
1.为了行车的方便与安全,上山的公路都是很长的“之”字形盘山公路,这样做的主要目的是(  )
A.减小上山车辆受到的摩擦力
B.减小上山车辆的重力
C.减小上山车辆对路面的压力
D.减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力
【答案】D
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【解答】如图所示,重力G产生的效果是使物体下滑的分力F1和使物体压紧斜面的分力F2,
则F1=Gsin θ,F2=Gcos θ,倾角θ减小,F1减小,F2增大,同一座山,高度一定,把公路修成盘山公路时,使长度增加,则路面的倾角减小,即减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力,可使行车安全,故D符合题意,A、B、C不合题意。
答案为D
【分析】很长的“之”字形盘山公路,使路面的长度增加,从而减小了路面的坡度,将重力按作用效果正交分解,根据平衡条件可以判断。
2.如图所示,人拉着旅行箱前进,拉力F与水平方向成α角,若将拉力F沿水平和竖直方向分解,则它的竖直分力为(  )
A.Fsinα B.Fcosα C.Ftanα D.Fcotα
【答案】A
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【解答】将F分解为水平方向和竖直方向,根据平行四边形定则,竖直方向上分力F1=Fsinα,
故A符合题意,B、C、D不合题意。
答案为A
【分析】将F沿水平和竖直方向分解,根据平行四边形法则求出竖直分力的大小。
3.如下图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形(顶角为直角)。下列四个图中,这三个力的合力最大的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】由三角形定则,两个力首尾相连,从第一个力的“首”到第二个力的“尾”的有向线段为其合力。因此在A中F3与F2的合力与F1相同,三个力合力为2F1;在B中F2与F3的合力与F1等值反向,三个力合力为0;在C中F1与F3的合力与F2相同,三个力的合力为2F2;在D中F2与F1的合力与F3相同。三个力的合力为2F3。又因为三个力中F2最大,所以三个力合力最大的是C。
答案为C
【分析】在矢量三角形中,分力是首尾相接的,合力是由一个分力的箭尾指向另一个分力的箭头;由此可以判断分力和合力的关系,从而可以求得分力的大小。
4.如图所示,质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上,斜面体置于粗糙的水平地面上,m受到平行于斜面向下的力F作用, m、M始终静止,则下列说法正确的是(  )
A.地面对M的摩擦力大小为Fcosθ B.地面对M的支持力为(M+m)g
C.物体m对M的摩擦力的大小为F D.M对物体m的作用力竖直向上
【答案】A
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【解答】把两个物体视为一个整体,整体受重力,地面的支持力,外力F和水平向右的静摩擦力,根据平衡条件
可知静摩擦力等于Fcosθ,选项A符合题意;地面对M的支持力为(M+m)g+Fsinθ,故B不合题意;对m受力分析,分解m重力,可知M给m的摩擦力为F+mgsinθ,故C不合题意;m受四个力的作用,其中弹力和摩擦力的合力,与重力和F的合力平衡,因此弹力和摩擦力的合力的方向不在竖直方向,故D不合题意。
答案为A
【分析】系统分析法,把两物体看做一个整体,可知在水平方向是平衡的,地面对M的静摩擦力f=Fcosθ。
二、单选题
5.(2017高一上·银川期中)如图所示,用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架,绳的一端绕在手指上,杆的一端顶在掌心,当A处挂上重物时,绳与杆对手指和手掌均有作用,对这两个作用力的方向判断完全正确的是的(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】重力与重心;受力分析的应用
【解析】【解答】解:重物受绳子的拉力及物体本身的重力而处于平衡,故绳子的拉力等于物体的重力;而绷紧的绳子各处的拉力相等,故绳子对手指有大小为mg的拉力,方向沿绳的方向背离手指的方向;
结点A处受绳子向下的拉力及沿绳向上的拉力,二力的合力应沿杆的方向向里压杆,故杆对手掌有向里的压力;
故答案为D.
【分析】对重物分析,重物受重力及绳子的拉力,因细绳是连续的,故绳子上各点的拉力均等于物体的重力,由此可判断手指的受力方向;对结点进行受力分析,则可知杆对结点的弹力方向,即可判出杆对手掌的作用力的方向.
6.将一个力 F 分解为两个分力 F1 和 F2,则下列说法中正确的是(  )
A.F 是物体实际受到的力
B.F1 和 F2 两个分力在效果上可以取代力 F
C.物体受到 F1、F2 和 F 三个力的作用
D.F 是 F1 和 F2 的合力
【答案】A,B,D
【知识点】力的分解
【解析】【解答】物体实际受到的力是F,按照合力与分力的等效替代关系,两个分力F1和F2在效果上与F相同,但不是物体实际受到的力,故选项AB符合题意。
答案为ABD
【分析】合力的作用效果与分力的共同作用效果是相同的。在力的合成中,分力是物体实际受到的力。在力的分解中,分力不是实际受到的力。
三、多项选择题
7.生活中拉链在很多衣服上应用,图中是衣服上拉链的一部分,当我们拉拉链的时候,拉头与拉链接触处呈三角形,使很难直接分开的拉链拉开,关于其中的物理原理,以下说法正确的是(  )
A.拉开拉链的时候,三角形的物体增大了拉拉链的拉力
B.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较大的分力
C.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为方向不同的两个分力
D.以上说法都不正确
【答案】B,C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】拉头与拉链的接触处呈三角形,拉力分解为两个分力,如图所示,分力的大小大于拉力,且分力的方向不同,故B、C符合题意。
【分析】人在拉开拉链的时候,三角形物体在两链间和拉链一起运动,根据力的分解,手的拉力在三角形物体上产生了两个分力,分力的大小大于拉力的大小,所以可以将很难直接分开的拉链很容易拉开。
8.如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球和斜坡及挡板间均无摩擦,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,则有(  )
A.斜面对球的支持力逐渐增大
B.斜面对球的支持力逐渐减小
C.挡板对小球的弹力先减小后增大
D.挡板对小球的弹力先增大后减小
【答案】B,C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】把小球受重力分解,当挡板转动时,F2也会逆时针转动,如图:
从图中可以看出,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,F1越来越小,F2先变小,后变大,故BC正确。
【分析】小球受三个力的作用而保持静止状态,其中重力的大小、方向是固定的,斜面对球的支持力方向不变,大小有变化,挡板对球的支持力的大小和方向都变化,结合平行四边形定则作图分析即可判断。
四、填空题
9.把竖直向下的18 N的力分解成两个力,使其中一个分力在水平方向上并等于24 N,则另一个分力的大小是   N,方向是   。
【答案】30;与合力成53°斜向下
【知识点】力的分解
【解析】【解答】根据平行四边形定则,作图如下:
据勾股定理可知
F2= = N=30 N,方向与合力成53°斜向下。
【分析】力的分解和合成一样都遵守平行四边形定则,据平行四边形定则,作图即可求得分力的大小。
10.将一个30N的力进行分解,其中一个分力的方向与这个力成30°角,另一个分力的最小值为   N。
【答案】15
【知识点】力的分解
【解析】【解答】如图,合力为F=30 N,θ=30°,由三角形法则可知:当F2⊥F1时,F2有最小值,最小值为 F2min=Fsin θ=30×sin 30° N =15 N,所以另一个分力的最小值为15 N。
【分析】根据三角形定则,结合合力与分力夹角的大小,作图由数学知识得到另一个分力的最小值。
五、计算题
11.水平面上和倾角为α的斜面上的物体都受到推力F的作用,如图所示,说明两种情况F产生的效果,并求出每种情况F的两个分力的大小。
【答案】解:两种情况下的F都产生使物体压紧斜面和使物体沿斜面滑动的效果。对两个图中的推力F进行力的分解,如图所示
根据力的平行四边形定则,则有
甲图: F1=Fcos α,F2=Fsin α
乙图: F1=Fcos α,F2=Fsin α
【知识点】力的分解;力的合成与分解的运用
【解析】【分析】结合力的平行四边形定则,用力的正交分解法把力F分解,运用数学三角知识,即可求解。
12.氢气球重为10N,所受空气浮力为16N,由于受水平风力F作用,使系氢气球的绳子和地面成60°角,如图所示,求:
(1)绳子的拉力T;
(2)气球受到的水平风力F。
【答案】(1)解:对气球受力分析,正交分解如图所示:
x方向有:Tsin30°=F
y方向有:Tcos30°+mg=F浮
解得:F=2 N,T=4 N
(2)解:对气球受力分析,正交分解如图所示:
x方向有:Tsin30°=F
y方向有:Tcos30°+mg=F浮
解得:F=2 N,T=4 N
【知识点】力的分解
【解析】【分析】对气球做受力分析,抓住竖直方向和竖直方向分别平衡,列式求出绳子的拉力和风力的大小。
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