第2章　相互作用 第3讲　力的合成与分解--2027全国版高考物理第一轮(含答案)

2027全国版高考物理第一轮
第3讲　力的合成与分解
基础对点练
题组一　共点力的合成
1.(2025江苏常州模拟)两个力F1和F2之间的夹角为θ,其合力为F。以下判断正确的是(　　)
A.合力F总比F1和F2中的任何一个大
B.若F1和F2大小不变,θ角越小,则合力F就越小
C.若合力F不变,力F1方向不变,θ角变大的过程中,力F2可能先变小后变大
D.若夹角θ不变,力F1大小不变,F2变大,则合力F一定变大
2.(2025山东青岛期中)如图为一个等边三角形ABC,边长为a。如果作矢量AB、AC、BC,分别表示三个力,三个力的方向如图中箭头所示,则这三个力的合力大小为(　　)
A.3a B.2a
C.a D.0
3.(2025贵州遵义模拟预测)如图甲所示,声镊技术可用于精准地将药物输送至病变部位。某小组模拟声镊输送药物:如图乙所示,在光滑水平面上O点放置一物体,给物体施加三个力F1、F2、F3。初始时,三力两两互成120°,且均与物体在同一水平面内,F1、F2分别正对M口、N口方向,物体静止在O点。现通过调整力,使物体沿虚线路径运动,下列说法正确的是(　　)
A.仅减小F1的大小,能使物体沿虚线运动到M口
B.仅增加F2的大小,能使物体沿虚线运动到P口
C.仅调整F2的方向,不能使物体沿虚线运动到P口
D.仅调整F3的方向,不能使物体沿虚线运动到N口
4.(2024湖北卷)如图所示,两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进,两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为Ff,方向与船的运动方向相反,则每艘拖船发动机提供的动力大小为(　　)
A.Ff B.Ff
C.2Ff D.3Ff
题组二　力的分解的两种方法
5.(多选)(2025山东威海期中)将力F分解为两个力,已知一个分力F1跟F成30°角,大小未知。关于另一个分力F2的大小,下列说法正确的是(　　)
A.F2可能等于
B.F2可能等于F
C.F2可能大于F
D.F2可能等于F1
6.(2025四川达州模拟预测)用斧头砍木块,刃部进入木块的截面如图所示,刃部左侧面与右侧面的夹角为θ,右侧面与木块水平表面垂直,斧头对木块的作用力竖直向下。当斧头刃部右侧面对木块的推力大小为F时,下列说法正确的是(　　)
A.斧头刃部左侧面对木块的推力大小为
B.斧头刃部左侧面对木块的推力大小为
C.斧头刃部对木块的作用力大小为Fsin θ
D.斧头刃部对木块的作用力大小为Fcos θ
7.(2025广东汕尾期末)“千斤顶”顾名思义能顶起非常重的物体。如图所示,摇动把手使千斤顶的两臂靠拢,当汽车恰好被顶起时,千斤顶两臂间的夹角为120°,且对汽车的支持力大小为3.0×104 N,此时千斤顶每臂受到的压力F的大小是(　　)
A.1.5×104 N B.3.0×104 N
C.3×104 N D.6.0×104 N
8.(2025安徽合肥模拟预测)如图所示,质量均为m的小球A、B分别用轻质细线a、b悬挂于O点,小球A、B用轻质细线c连接。给小球B施加水平向右的拉力F,静止时,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线b与竖直方向的夹角为60°,细线c刚好水平,重力加速度为g,则拉力F的大小为(　　)
A.mg B.mg
C.mg D.mg
综合提升练
9.(2025河南模拟预测)如图为质点P受到的8个力的图示,8个力的顶点刚好构成长方体ABCD-EFGH,O为该长方体的中心,若力F0的图示可表示为有向线段,则质点P受到的合力为(　　)
A.2F0 B.2F0
C.4F0 D.8F0
10.如图为一侧耳朵佩戴口罩的示意图,一侧的口罩带是由直线AB、弧线BCD和直线DE组成的。假若口罩带可认为是一段劲度系数为k的弹性轻绳,在佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了x(在弹性限度内),此时AB段与水平方向的夹角为37°,DE段与水平方向的夹角为53°,弹性绳涉及的受力均在同一平面内,忽略一切摩擦,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列说法正确的是(　　)
A.口罩带对耳朵的作用力方向与水平方向夹角为37°
B.口罩带对耳朵的作用力方向与水平方向夹角为53°
C.耳朵受到的口罩带的作用力为2kx
D.耳朵受到的口罩带的作用力为kx
11.(2025浙江模拟预测)图甲为运动员投掷铅球的某瞬间,以该时刻铅球球心为坐标原点建立如图乙所示的直角坐标系,x、y轴分别沿水平方向和竖直方向,手对铅球的作用力F与y轴的夹角为θ,铅球受到的合力F合与x轴的夹角也为θ。已知重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)
A.F沿y轴方向的分力等于铅球的重力
B.F、F合沿x轴方向的分力不相等
C.铅球的质量为
D.F合与F的关系为F合=Fsin θ
培优拔高练
12.(2025河北衡水联考)将一根长195 cm的细钢丝的两端分别用螺丝固定在两个相同的小木块上,取两根长98.5 cm的硬质轻木条,在顶点用铰链连接起来。将两木块分开,拉直钢丝,放在比较光滑的水平面上,然后将两轻木条的自由端分别卡在两木块的凹槽内,用手指在顶点铰链处用大小为F的力下按,细钢丝就会被拉断。该实验中,细钢丝被拉断前瞬间承受的拉力大小约为(　　)
A.F B.F
C.F D.F
答案：
1.C　解析 由力的合成方法可知,两力合力的范围为|F1-F2|≤F合≤F1+F2,所以合力有可能大于任一分力,也可能小于任一分力,还可能与两个分力都相等,故A错误;若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F越大,故B错误;若合力F不变,力F1方向不变,θ角变大的过程中,力F2可能先变小后变大,故C正确;若夹角θ不变,力F1大小不变,F2变大,则合力F可能先变小再变大,也可能变大,故D错误。
2.B　解析 根据三角形定则可知,AB、BC的合力等于AC,所以AB、AC、BC三个力的合力等于2倍的AC,则合力大小为2a,故选B。
3.C　解析 初始时,三力两两互成120°,物体静止在O点,则任意两个力的合力与第三个力等大反向,所以仅减小F1的大小,则合力与F1反向,能使物体沿虚线运动到P口,同理仅增加F2的大小,则合力与F2同向,能使物体沿虚线运动到N口,A、B错误;F1和F3的合力与F2等大反向,仅调整F2的方向后,无法使物体运动到P口,C正确;F1和F2的合力与F3等大反向,仅调整F3的方向 ,可以使物体沿虚线运动到N口,D错误。
4.B　解析 根据题意对S受力分析如图甲所示。由平衡条件有2FTcos 30°=Ff,解得FT=Ff,对P受力分析如图乙所示,由力的合成规律有(FTsin 30°)2+(Ff+FTcos 30°)2=F2,解得F=,故选B。
甲
乙
5.BCD　解析 由图可知F2的最小值为F2min=Fsin 30°=F,由三角形定则可知F2存在最小值,但不存在最大值,故选B、C、D。
6.B　解析 如图所示,根据力的平衡可知,设斧头刃部左侧面对木块的推力大小为F',则F'cos θ=F,解得F'=,A错误,B正确;合力大小等于F合=F'sin θ=Ftan θ,C、D错误。
7.B　解析 由牛顿第三定律可知,此时千斤顶对汽车的支持力大小等于汽车对千斤顶的压力大小,即F压=3.0×104 N,将汽车对千斤顶的压力分解为沿两臂的两个分力,如图所示,根据对称性可知,两臂受到的压力大小相等,有2Fcos θ=F压,解得此时千斤顶每臂受到的压力大小为F=3.0×104 N,故选B。
8.C　解析 根据题意,分别对小球A、B受力分析,如图所示,对小球A,竖直方向有Facos 30°=mg,水平方向有Fasin 30°=FcA,对小球B,竖直方向有Fbcos 60°=mg,水平方向有FcB+Fbsin 60°=F,又有FcA=FcB,联立解得F=mg,故C正确。
9.D　解析 作出FPA和FPG的合力,如图所示,易知点O为AG的中点,由平行四边形定则可知力FPA、FPG的合力为2F0,同理,力FPB和FPH的合力、力FPC和FPE的合力、力FPD和FPF的合力均为2F0,所以质点P受到的合力为8F0,故选D。
10.D　解析 弹性轻绳被拉长了x,同一根轻绳拉力大小相等,即FAB=FDE=kx,将FAB、FDE分别正交分解,如图所示,则Fx=FABcos 37°+FDEcos 53°=kx,Fy=FABsin 37°+FDEsin 53°=kx,则耳朵受到的口罩带的作用力F=kx,设作用力方向与水平方向夹角为θ,tan θ==1,即口罩带对耳朵的作用力方向与水平方向夹角为45°,故D正确。
11.C　解析 铅球还受到重力的作用,作出力的矢量三角形,如图所示,可知F合为F和铅球重力的合力,则F和F合沿x轴方向的分力相等,即F合cos θ=Fsin θ,得F合=Ftan θ,B、D错误;同理,沿y轴方向分解有Fcos θ-mg=F合sin θ,即Fcos θ=F合sin θ+mg,可得Fcos θ>mg,m=,A错误,C正确。
12.B　解析 把竖直向下的力F沿两木条方向分解,如图甲所示,设两木条之间的夹角为θ,由几何关系可知tan ,则木条作用于木块上的力为F1=F2=,木条对木块的作用力F1产生两个效果,竖直向下压木块的力F1″和沿水平方向推木块的力F1',如图乙所示,细钢丝上的拉力FT与F1'大小相等,即FT=F1sin·sinFtan F,B正确。
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