全国版2021高考物理一轮复习专题二相互作用考点2力的合成和分解精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题二相互作用考点2力的合成和分解精练含解析

考点2 力的合成和分解 ‎1.[新情境]如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片.若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为(　　)‎ A.kL B.2kL C.‎3‎‎2‎kL D.‎15‎‎2‎kL ‎2.[2020江苏海安模拟,多选]如图所示为缓慢关门时(图中箭头方向)门锁的示意图,锁舌尖角为37°,此时弹簧弹力为24 N,锁舌表面较光滑,摩擦不计(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),下列说法正确的是(　　)‎ A.此时锁壳碰锁舌的弹力为40 N B.此时锁壳碰锁舌的弹力为30 N C.关门时锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大 D.关门时锁壳碰锁舌的弹力保持不变 ‎3.[2020吉林德惠九校联考]如图所示,光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内,A端与水平面相切.穿在轨道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为N.在运动过程中(　　)‎ A.F增大,N减小 B.F减小,N减小 C.F增大,N增大 D.F减小,N增大 ‎4.[2020山西晋中模拟]如图所示,一质量均匀的实心圆球被直径AB所在的平面一分为二,先后以AB沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上,处于静止状态.两半球间的作用力分别为F和F',已知支架间的距离为AB长度的一半,则FF'‎等于(　　)‎ A.‎3‎ B.‎3‎‎2‎ C.‎2‎‎3‎‎3‎ D.‎‎3‎‎3‎ ‎5.[2020四川成都检测]实际生活中常常利用如图所示的装置将重物吊到高处.现有一质量为M的同学欲将一质量也为M - 5 -‎ 的重物吊起,已知绳子在水平天花板上的悬点与定滑轮固定点之间的距离为L,不计滑轮的大小、滑轮与绳的重力及滑轮受到的摩擦力.当该同学把重物缓慢拉升到最高点时,动滑轮与天花板间的距离为(　　)‎ A.‎3‎‎6‎L B.‎3‎‎3‎L C.‎3‎‎2‎L D.‎1‎‎2‎L ‎6.[2020陕西西安二模]智能手机的普及使“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),现将人体头颈部简化为如图所示的模型:重心在头颈部的P点,头在可绕O转动的颈椎OP(可视为轻杆)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53°,此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到的压力的比值为(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)(　　)‎ A.4 B.5 C.4‎2‎ D.5‎‎2‎ ‎7.[2019广东深圳检测]有一直角“V”形槽固定在水平面上,其截面如图所示,BC面与水平面间夹角为60°,有一质量为m的正方体均匀木块放在槽内,木块与BC面间的动摩擦因数为μ,与AB面间无摩擦,现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动,重力加速度为g,则木块受到的摩擦力为(　　)‎ A.‎1‎‎2‎μmg B.‎3‎‎2‎μmg C.‎2‎‎2‎μmg D.μmg ‎8.[活结模型]如图所示,墙上有两个钉子a和b,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l.一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点,另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物.在绳上距a端l‎2‎的c点有一固定绳圈.若绳圈上悬挂质量为m2的钩码,平衡后绳的ac段正好水平,则重物和钩码的质量的比值m‎1‎m‎2‎为(　　)‎ A.‎5‎ B.2 C.‎5‎‎2‎ D.‎‎2‎ ‎9.[2019江西南昌重点中学高三检测]如图所示,A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两细线与水平方向的夹角分别为60°和45°,A、B间拴接的轻质弹簧恰好处于水平状态,则下列判断正确的是(　　)‎ A.A、B的质量之比为1∶‎‎3‎ B.A、B所受弹簧弹力大小之比为‎3‎∶‎‎2‎ C.快速剪断两根细线的瞬间,A、B的瞬时加速度大小之比为‎2‎∶‎‎3‎ D.悬挂A、B的两根细线上的拉力大小之比为1∶‎‎2‎ - 5 -‎ ‎10.[2019重庆南开中学3月月考,多选]如图所示,斜面体B放置于水平地面上,其两侧放有物体A、C,物体C通过轻绳连接于天花板上,轻绳平行于斜面且处于拉直状态,A、B、C均静止,下列说法正确的是(　　)‎ A.A、B间的接触面一定是粗糙的 B.地面对B一定有摩擦力 C.B、C间的接触面可能是光滑的 D.B一共受到6个力的作用 考点2　力的合成和分解 ‎1.D　设发射弹丸瞬间两橡皮条间的夹角为2θ,则sin θ=L‎2‎‎2L=‎1‎‎4‎,cos θ=‎1-sin‎2‎θ=‎15‎‎4‎.发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为F合=2Fcos θ,又F=kx=kL,故F合=2kL·‎15‎‎4‎=‎15‎‎2‎kL,D正确.‎ ‎2.AC　锁壳碰锁舌的弹力分解如图所示,其中F1=FNsin 37°,且此时F1大小等于弹簧的弹力24 N,解得锁壳碰锁舌的弹力为40 N,A项正确,B项错误;关门时,弹簧的压缩量增大,弹簧的弹力增大,故锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大,C项正确,D项错误.‎ ‎3.A　由题意知,小球在由A运动到B的过程中始终处于平衡状态,设某时刻小球运动到如图所示位置,其受力如图所示,将重力沿半径和切线方向正交分解,即得F=mgsin θ,N=mgcos θ,在运动过程中θ增大,故F增大,N减小,A正确.‎ - 5 -‎ ‎4.A　设两半球的总质量为m,当球以AB沿水平方向放置时,可知F=‎1‎‎2‎mg,当球以AB沿竖直方向放置时,隔离右半球受力分析如图所示,可得F'=mg‎2‎tan θ,根据支架间的距离为AB的一半,可得θ=30°,则FF'‎=‎1‎tanθ=‎3‎,故A正确.‎ ‎5.A　当该同学把重物缓慢拉升到最高点时,绳子的拉力等于人的重力,即为Mg,而重物的重力也为Mg,设绳子与竖直方向的夹角为θ,可得2Mgcos θ=Mg,则θ=60°,此时动滑轮与天花板的距离为d=L‎2‎tanθ=‎3‎‎6‎L,所以A正确,B、C、D 错误.‎ ‎6.C　以头为研究对象,进行受力分析,如图所示,在水平方向:FNsin 45°=Fsin 53°,竖直方向:FN cos 45°=mg+Fcos 53°,联立解得FN=4‎2‎mg,结合牛顿第三定律可知C正确,A、B、D 错误.‎ ‎7.A　将木块的重力按照实际作用效果正交分解,如图,故F2=mgsin 30°=‎1‎‎2‎mg,滑动摩擦力为f=μF2=‎1‎‎2‎μmg,A正确.‎ - 5 -‎ ‎8.C　平衡后的c点受力分析如图所示.c点受ac段绳的拉力F3、bc段绳的拉力F1和重物m2的拉力F2,且F1=m1g,F2=m2g,F3、F1的合力与F2等大反向,由几何关系知cd=l‎2‎,bc=l‎2‎‎+(‎l‎2‎‎)‎‎2‎=‎5‎‎2‎l,再根据F1、F2、F3构成的矢量三角形与b、c、d构成的三角形相似得F‎1‎F‎2‎=bcbd=‎5‎‎2‎ll=‎5‎‎2‎,即m‎1‎m‎2‎=‎5‎‎2‎,C正确.‎ ‎9.C　对同一弹簧,各处的弹力大小相等,所以A、B所受弹簧弹力大小相等,选项B错误;A、B都处于静止状态,受力平衡,分别隔离A、B两物体进行受力分析,设A所受弹簧弹力大小为F1,B所受弹簧弹力大小为F2,则有F1=F2,对A有tan 60°=mAgF‎1‎,对B有tan 45°=mBgF‎2‎,联立解得A、B的质量之比为mA∶mB=‎3‎∶1,选项A错误;对A物体,细线拉力T1=F‎1‎cos60°‎,对B物体,细线拉力T2=F‎2‎cos45°‎,联立解得T1∶T2=cos 45°∶cos 60°=‎2‎∶1,选项D错误;快速剪断两根细线的瞬间,弹簧弹力来不及变化,故A物体所受合外力大小等于T1,B物体所受合外力大小等于T2,A、B的瞬时加速度大小之比为T‎1‎mA∶T‎2‎mB=‎2‎∶‎3‎,选项C正确.‎ ‎10.AC　以A为研究对象,若A、B间的接触面光滑,则A受到竖直向下的重力和垂直斜面的支持力,由于重力和支持力不可能平衡,所以A一定受到B对A沿斜面向上的静摩擦力,A正确;以A、B、C整体为研究对象,整体受到重力和地面的支持力,可能受到斜向左上的轻绳的拉力,若轻绳拉力为0,则地面对B没有静摩擦力,B错误;以C为研究对象,C受到重力和B对C的支持力,可能受到斜向左上的轻绳的拉力,若重力、支持力、绳的拉力这三个力平衡,则B、C之间没有静摩擦力,B、C间的接触面可能是光滑的,C正确;以B为研究对象,若轻绳拉力不为0且B、C之间有静摩擦力,则此时B受到A对B的压力和静摩擦力、C对B的压力和静摩擦力、地面对B的支持力和静摩擦力、B的重力共7个力的作用,D错误.‎ - 5 -‎