第四节共点力的合成与分解1.(2018·郴州质检)如图所示,吊床用绳子拴在两棵树上等高位置,某人先坐在吊床上,后躺在吊床上,均处于静止状态。
设吊床两端绳中的拉力为F1,吊床对人的作用力为F2,则()A.坐着比躺着时F1大B.坐着比躺着时F1小C.坐着比躺着时F2大D.坐着比躺着时F2小2.减速带是交叉路口常见的一种交通设施,车辆驶过减速带时要减速,以保障行人的安全.当汽车前轮刚爬上减速带时,减速带对车轮的弹力为F,下图中弹力F画法正确且分解合理的是()3. (2017·石家庄模拟)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.152kL4.(2017·广州综合测试)如图是悬绳对称且长度可调的自制降落伞。
用该伞挂上重为G的物体进行两次落体实验,悬绳的长度l1<l2,匀速下降时每根悬绳的拉力大小分别为F1、F2,则()A.F1<F2B.F1>F2C.F1=F2<G D.F1=F2>G5. (2017·伊春模拟)如图所示,在竖直放置的穹形光滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物G。
现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近。
则绳中拉力大小变化的情况是( ) A .先变小后变大 B.先变小后不变 C .先变大后不变D .先变大后变小6. 如图所示,A 、B 为同一水平线上的两个相同的绕绳轮子,现按箭头方向以相同的角速度缓慢转动A 、B ,使重物C 缓慢上升。
在此过程中绳上的拉力大小变化正确的是( ) A .保持不变 B .逐渐减小 C .逐渐增大D .先减小后增大7.如图所示,将三个完全相同的光滑球用不可伸长的细线悬挂于A 点并处于静止状态,已知球半径为R ,重为G ,绳长均为R ,则每条细线上的张力大小为( ) A .2G B.62G C.32G D.52G 8. 如图所示,a 、b 、c 三根轻细绳悬挂两个质量相同的球A 、B 保持静止,细绳a 是水平的,现对球B 施加一个水平向右的力F ,将球B 缓缓拉到图中虚线位置,球A 保持不动,这时三根细绳张力F a 、F b 、F c 的变化情况是( ) A .都变大B .都不变C .F b 不变,F a 、F c 变大D .F a 、F b 不变,F c 变大9.(多选)如图所示,光滑水平地面上有一直角三角形斜面体B 靠在竖直墙壁上,物块A放在斜面体B 上,开始时A 、B 静止。
现用水平力F 推A ,A 、B 仍静止,则此时A 、B 受力个数的组合可能是( ) A .3个、5个 B.3个、3个 C .4个、5个D .3个、4个10.(2017·淮安模拟)我国海军在南海某空域举行实兵对抗演练,某一直升机在匀速水平飞行过程中遇到突发情况,立即改为沿虚线方向斜向下减速飞行,则空气对其作用力可能是( )A .F 1B .F 2C .F 3D .F 411. [2017·长春三模] 某装置如图所示,两根长度均为l 的轻杆OA 、OB 与小球以及一小滑块通过铰链连接,杆OA 的A 端与固定在竖直光滑杆上的铰链相连.原长也为l 的轻质弹簧一端固定在A 点,另一端连接小滑块,弹簧与小滑块都套在杆上,装置静止时,弹簧长为1.6l.已知小球和滑块的质量均为m,重力加速度为g.以下说法正确的是 ( )A.轻杆OA 对小球的作用力方向与竖直杆的夹角为53°B.轻杆OB 对小滑块的作用力方向沿OB 杆向下,大小为 85mgC.轻杆OA 与OB 对小球的作用力大小之比是34 D.弹簧的劲度系数为lmg25 12.(2017·桓台质检)如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,一个质量为m 的物体被水平力F 推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tan θ,求力F 的取值范围。
第四节 共点力的合成与分解答案1.A 【解析】吊床对人的作用力与人的重力等大反向,所以躺着和坐着时F 2相等。
人坐在吊床上时,吊床两端绳的拉力与竖直方向上的夹角较大,根据共点力平衡有:2F 1cos θ=G ,θ越大,绳子的拉力越大,所以坐着时,吊床两端绳中的拉力F 1较大。
故A 正确。
2. B 【解析】减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触面,指向受力物体,故A 、C 错误;按照力的作用效果分解,将F 可以分解为水平方向和竖直方向,水平方向的分力产生的效果减慢汽车的速度,竖直方向上分力产生向上运动的作用效果,故B 正确,D 错误.3. D 【解析】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-sin 2θ=154。
发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为F 合=2Fcos θ。
F =kx =kL ,故F 合=2kL·154=152kL ,D 正确。
4. B 【解析】物体受重力和n 根悬绳拉力作用处于平衡状态,由对称性可知,每条悬绳拉力的竖直分力为G n ,设绳与竖直方向的夹角为θ,则有Fcos θ=G n ,解得F =Gncos θ,由于无法确定ncos θ是否大于1,故无法确定拉力F 与重力G 的关系,C 、D 错误;悬绳较长时,夹角θ较小,故拉力较小,即F 1>F 2,A 错误,B 正确。
5. C 【解析】当轻绳的右端从B 点移到直杆最上端时,设两绳的夹角为2θ。
以滑轮为研究对象,分析受力情况,作出受力图如图甲所示。
根据平衡条件得2Fcos θ=mg ,得到绳子的拉力F =mg 2cos θ,所以在轻绳的右端从B 点移到直杆最上端的过程中,θ增大,cos θ减小,则F 变大。
当轻绳的右端从直杆最上端移到C 点时,如图乙,设两绳的夹角为2α。
设绳子总长为L ,两直杆间的距离为s ,由数学知识得到sin α=sL ,L 、s 不变,则α保持不变。
再根据平衡条件可知,两绳的拉力F 保持不变。
所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变。
C 正确。
6. C 【解析】重物C 受三个力:重力和两个拉力,重物C 缓慢上升时三力平衡,合力为零,则知两个拉力的合力与重力大小相等;两个拉力合力一定,而两个拉力的夹角不断增大,故拉力不断增大,故选C 。
7.B 【解析】由题意可知,悬点A 与三个球的球心组成正四面体,由几何知识得细线与竖直方向的夹角cos α=63,则有3Tcos α=3G ,解得T =62G ,B 正确。
8. C 【解析】以B 为研究对象进行受力分析,将重力分解,由分解法作图如图,由图可以看出当将B 缓缓拉到图中虚线位置的过程中,细绳c 与竖直方向夹角变大,细绳c 的拉力大小对应图中1、2、3三个位置大小,即F c 逐渐变大,F 逐渐变大;再以A 、B 整体为研究对象进行受力分析,设细绳b 与水平方向夹角为α,球的质量为m ,则竖直方向有F b sin α=2mg ,得F b =2mgsin α,不变,水平方向:F a =F b cos α+F ,F b cos α不变,而F 逐渐变大,故F a 逐渐变大。
故C 正确。
9.CD 【解析】先对A 、B 整体受力分析,A 、B 整体受推力、重力、地面的支持力、墙壁的支持力;再对物块A 受力分析,A 受重力、推力、斜面体的支持力,可能还受到静摩擦力,所以A 可能受到3个或4个力,分析B 的受力情况,B 受到重力、墙壁的支持力、地面的支持力、A 对B 的压力,可能还受到A 对B 的静摩擦力,所以B 可能受到4个或5个力,故C 、D 均正确。
10.A 【解析】因为直升机沿虚线方向斜向下减速飞行,故合力沿虚线向上,直升机受到竖直向下的重力以及空气作用力两个力,要想合力沿虚线向上,则根据矢量三角形可得空气对其作用力可能为F 1,如图所示。
11. BD 【解析】设轻杆与竖直方向的夹角为θ,则cos θ=548.0=l l ,θ=37°,选项A 错误;对小球,由平衡条件知,两轻杆对小球的作用力大小之比为1∶1,选项C 错误;对小球,在竖直方向上,有F=85cos 2mg mg =θ,故轻杆OB 对滑块的作用力大小为85mg,方向沿OB 杆向下,选项B 正确;对滑块,有mg+Fcos θ=kx,而x=0.6l,解得弹簧的劲度系数k=lmg25,选项D正确.12. 【解析】因为μ<tan θ,所以当F =0时,物体不能静止。
若物体在力F 的作用下刚好不下滑,则物体受沿斜面向上的最大静摩擦力,且此时F 最小,对物体受力分析,如图甲所示,由平衡条件得:mgsin θ=F min cos θ+F f ① F N =mgcos θ+F min sin θ② F f =μF N ③由①②③解得F min =sin θ-μcos θμsin θ+cos θmg ;若物体在力F 的作用下刚好不上滑,则物体受沿斜面向下的最大静摩擦力,且此时F 最大,对物体受力分析,如图乙所示,由平衡条件得:mgsin θ+F f =F max cos θ④ F N =mgcos θ+F max sin θ⑤ F f =μF N ⑥由④⑤⑥解得F max =μcos θ+sin θcos θ-μsin θmg 。
答案:sin θ-μcos θμsin θ+cos θ mg≤F≤μcos θ+sin θcos θ-μsin θ mg。