2025版高考物理一轮总复习第2章相互作用第7讲力的合成与分解提能训练

其次章第7讲基础过关练题组一力的合成1．如图所示为两个大小不变、夹角θ变更的力的合力的大小F与θ(0≤θ≤2π)角之间的关系图像，下列说法中正确的是(C)A．合力大小的变更范围是0≤F≤14NB．合力大小的变更范围是2N≤F≤10NC．这两个分力的大小分别为6N和8ND．这两个分力的大小分别为2N和8N[解析]由题图可知，当两力夹角为180°时，两力的合力大小为2N，而当两力夹角为90°时，两力的合力大小为10N。则这两个力的大小分别为6N、8N，故C正确，D错误。当两个力方向相同时，合力大小最大，等于两个力之和；当两个力方向相反对，合力大小最小，等于两个力之差，由此可知，合力大小的变更范围是2N≤F≤14N，故A、B错误。2．(2024·山东济南质检)如图为汽车的机械式手刹(驻车制动器)系统的结构示意图，结构对称。当向上拉动手刹拉杆时，手刹拉索(不行伸缩)就会拉紧，拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器，从而实现驻车的目的。以下说法正确的是(D)A．当OD、OC两拉索夹角为60°时，三根拉索的拉力大小相等B．拉动手刹拉杆时，拉索AO上的拉力总比拉索OD和OC中任何一个拉力大C．若在拉索AO上施加一恒力，OD、OC两拉索夹角越小，拉索OD、OC的拉力越大D．若保持OD、OC两拉索的拉力不变，OD、OC两拉索越短，拉动拉索AO越省力[解析]当OD、OC两拉索夹角为120°时，三根拉索的拉力大小相等，选项A错误；拉动手刹拉杆时，当OD、OC两拉索夹角大于120°时，拉索AO上的拉力比拉索OD和OC中任何一个拉力都小，选项B错误；依据平行四边形定则可知，若在拉索AO上施加一恒力，OD、OC两拉索夹角越小，拉索OD、OC上的拉力越小，选项C错误；若保持OD、OC两拉索的拉力不变，OD、OC两拉索越短，则两拉力的夹角越大，合力越小，即拉动拉索AO越省力，选项D正确。3．现代人经常低头玩手机，这会使颈椎长期受压，可能引发颈椎病。人低头时，可粗略认为头受重力G，肌肉拉力F1和颈椎支持力F2。如图所示，某同学低头看手机时头颈弯曲与竖直方向成60°，此时肌肉对头的拉力F1约为头重的4倍，F2沿图中虚线方向，依据上述信息估算此时颈椎受到的压力F的可能值(C)A．G<F<4G B．F＝4GC．4G<F<5G D．F>5G[解析]对人的头部受力分析如图所示。在三角形中，由几何学问可知，大角对大边，所以F2>F1＝4G。又因为两边之和大于第三边，故F2<G＋F1＝5G，依据牛顿第三定律知，颈椎受到的压力4G<F<5G，故C正确。题组二力的分解4．我国自行设计建立的斜拉索桥——上海南浦大桥，其桥面高达46m，主桥全长846m，引桥总长7500m。南浦大桥的引桥建立得如此长，其主要目的是(D)A．增大汽车对桥面的正压力B．减小汽车对桥面的正压力C．增大汽车重力平行于引桥桥面对下的分力D．减小汽车重力平行于引桥桥面对下的分力[解析]把汽车的重力按作用效果分解为平行于桥面方向和垂直于桥面(斜面)方向的两个分力，引桥越长，倾角越小，重力平行于引桥桥面的分力就越小，故选项D正确。5．(2024·云南昆明高三阶段练习)如图甲所示为冰壶运动，属于2024北京冬奥会竞赛项目，它考验参与者的体能与脑力，呈现动静之美，取舍之才智。现对运动员推动冰壶滑行过程建立如图乙所示模型：冰壶质量m＝20kg，运动员施加的推力F＝50N，方向与水平方向夹角为37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，若冰壶在推力F作用下做匀速直线运动，冰壶与冰面间的动摩擦因数μ为(结果保留两位有效数字)(C)A．0.15 B．0.16C．0.17 D．0.18[解析]由受力分析可得Fcosθ＝μ(mg＋Fsinθ)，代入数据解得μ≈0.174，结果保留两位有效数字知C正确，A、B、D错误。题组三“动杆”和“定杆”与“活结”和“死结”模型6.(多选)如图所示，用轻绳AO和OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态，AO绳水平，OB绳与竖直方向的夹角为θ，则AO绳的拉力FA，OB绳的拉力FB的大小与G之间的关系为(AC)A．FA＝Gtanθ B．FA＝eq\f(G,cosθ)C．FB＝eq\f(G,cosθ) D．FB＝Gcosθ[解析]结点O受到三个力作用FA、FB、FC，如图所示，其中FA、FB的合力与FC等大反向，即F合＝FC＝G，则eq\f(FA,FC)＝tanθ，eq\f(FC,FB)＝cosθ，解得FA＝Gtanθ，FB＝eq\f(G,cosθ)，故A、C正确。7.如图所示，一轻质细绳一端固定于竖直墙壁上的O点，另一端跨过光滑且大小可忽视的定滑轮P悬挂物块B，OP段的绳子水平，长度为L。现将一带光滑挂钩的物块A挂到OP段的绳子上，当物块A、B平衡时，物块B上升的高度为L。则物块A、B的质量之比为(A)A．eq\r(3) B．2C．eq\f(\r(3),3) D．1[解析]对B由平衡条件知，绳子拉力T＝mBg，对A受力分析如图所示，依据平衡条件有2Tcosθ＝mAg，由几何关系可知sinθ＝eq\f(\f(L,2),L)＝eq\f(1,2)，解得θ＝30°，eq\f(mA,mB)＝eq\r(3)，故选A。8．如图为两种形式的吊车的示意图，OA为可绕O点转动的轻杆，重量不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA在图(a)、(b)中的受力大小分别为Fa、Fb，则下列关系正确的是(A)A．Fa＝Fb B．Fa>FbC．Fa<Fb D．大小不确定[解析]对题图中的A点受力分析，设轻杆OA的弹力大小分别为Fa′，Fb′，则由图甲可得Fa＝Fa′＝2mgcos30°＝eq\r(3)mg，由图乙可得tan30°＝eq\f(mg,Fb′)，则Fb＝Fb′＝eq\r(3)mg，故Fa＝Fb，A正确。实力综合练9．如图所示，解放军战士在水平地面上拉着轮胎做匀速直线运动进行负荷训练，运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高，两绳间的夹角为θ＝60°，所构成的平面与水平面间的夹角恒为α＝53°，轮胎重为G，地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为Ff，则每根绳的拉力大小为(C)A．eq\f(2\r(3),9)Ff B．eq\f(\r(3),2)FfC．eq\f(5\r(3),9)Ff D．eq\f(2\r(3),3)Ff[解析]设每根绳的拉力为F，则这两根绳拉力的合力F合＝2Fcoseq\f(θ,2)，方向沿绳子所组成角的角平分线，与水平面的夹角为α，受力分析如图所示，对轮胎有F合cosα＝Ff，解得F＝eq\f(Ff,2cosαcos\f(θ,2))＝eq\f(5\r(3),9)Ff，故A、B、D三项错误，C项正确。故选C项。10．(2024·安徽皖北协作区联考)航母阻拦索用于拦停高速着舰的舰载机，被喻为“舰载机生命线”。如图所示为其结构简图，滑轮1、2、3、4及液压缸a、b、c固定在甲板平面上，阻拦索绕过滑轮组后闭合。某时刻舰载机的挂钩勾住阻拦索，形成图示的夹角时，舰载机受到阻拦索的合力大小为F。不考虑阻拦索、滑轮的质量及一切摩擦，则此时单个柱塞所受阻拦索的合力大小为(B)A．eq\f(F,3) B．eq\f(\r(3)F,3)C．F D．eq\r(3)F[解析]某时刻舰载机的挂钩勾住阻拦索，形成题图所示的60°夹角，由于挂钩两侧阻拦索中拉力相等，由2F′cos30°＝F，解得阻拦索中的拉力F′＝eq\f(\r(3)F,3)。由于柱塞两侧阻拦索中拉力相等，其合力方向在两侧阻拦索拉力所成夹角的角平分线上，所以单个柱塞所受阻拦索的合力大小F合＝2F′cos60°＝eq\f(\r(3)F,3)，选项B正确。11.弹跳实力是职业篮球运动员重要的身体素养指标之一，许多著名的篮球运动员因为具有惊人的弹跳实力而被球迷称为“弹簧人”。弹跳过程是身体肌肉、骨骼关节等部位一系列相关动作的过程，屈膝是其中的一个关键动作。如图所示，人屈膝下蹲时，膝关节弯曲的角度为θ，设此时大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向水平向后，且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等，那么脚掌所受地面竖直向上的弹力约为(A)A．eq\f(F,2)taneq\f(θ,2) B．eq\f(F,2tan\f(θ,2))C．eq\f(F,2cos\f(θ,2)) D．eq\f(F,2sin\f(θ,2))[解析]受力如图所示，设大腿骨和小腿骨对膝关节的作用力大小为F1，已知它们之间的夹角为θ，F即为它们的合力的大小，作出平行四边形如图所示，有F1coseq\f(θ,2)＝eq\f(F,2)，则脚掌对地面竖直向下的压力为FN＝F1sineq\f(θ,2)，由牛顿第三定律可知脚掌所受地面竖直向上的弹力为FN′＝eq\f(F,2)·taneq\f(θ,2)。故选A。12．一重为G的圆柱体工件放在V形槽中，槽顶角α＝60°，槽的两侧面与水平方向的夹角相同，槽与工件接触处的动摩擦因数到处相同，大小为μ＝0.25，则：(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图甲所示)水平地把工件从槽中拉出来，人至少要施加多大的拉力？(2)现把整个装置倾斜，使圆柱体的轴线与水平方向成37°角，如图乙所示，且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等，发觉圆柱体能自动沿槽下滑，求此时工件所受槽的摩擦力大小。(sin37°＝0.6，cos37