专题06 力的合成与分解
1.(2020·山东临沂一模)如图所示,一物块在斜向下的拉力F的作用下沿
光滑的水平地面向右运动,那么物体受到的地面的支持力N与拉力F的合
力方向是( )
A.水平向右B.向上偏右
C.向下偏左D.竖直向下
2.(2020·陕西渭南质检)如图为一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登,由于身背
较重的行囊,重心上移至肩部的O点,总质量为60 kg此时手臂与身体垂直,手
臂与岩壁夹角为53°,则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为(设手、脚受到
的作用力均通过重心O,g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)( ) A.360 N,480 N B.480 N,360 N
C.450 N,800 N D.800 N,450 N
3.(2019·全国考试大纲调研卷)如图所示,重为10 N的小球套在与水平面成37°角的硬杆上,现用一垂直于杆向上、大小为20 N的力F拉小球,使小球处于静止状态(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).则( )
A.小球不一定受摩擦力的作用
B.小球受摩擦力的方向一定沿杆向上,大小为6 N
C.杆对小球的弹力方向垂直于杆向下,大小为4.8 N
D.杆对小球的弹力方向垂直于杆向上,大小为12 N
4.某压榨机的结构示意图如图所示,其中B为固定铰链,若在A铰链处作用一垂
直于墙壁的力F,则由于力F的作用,滑块C压紧物体D,设C与墙壁光滑接触,
杆的重力及滑块C的重力不计,图中a=0.5 m,b=0.05 m,则物体D所受压力
的大小与力F的比值为( )
A.4 B.5
C.10 D.1
5.(多选)如图所示是李强同学设计的一个小实验,他将细绳的一端系在手指上,细绳的另一端系在直杆的A端,杆的左端顶在掌心上,组成一个“三角支架”.在杆的A 端悬挂不同的重物,并保持静止.通过实验会感受到( )
A.细绳是被拉伸的,杆是被压缩的
B.杆对手掌施加的作用力的方向沿杆由C指向A
C.细绳对手指施加的作用力的方向沿细绳由B指向A
D.所挂重物质量越大,细绳和杆对手的作用力也越大
6.如图所示,两个质量均为m的小球通过两根轻弹簧A、B连接,在水平外力F作用下,
系统处于静止状态,弹簧实际长度相等.弹簧A、B的劲度系数分别为k
A 、k
B
,且原长
相等.弹簧A、B与竖直方向的夹角分别为θ与45°.设A、B中的拉力分别为F
A 、F
B
.
小球直径相比弹簧长度可以忽略.则( )
A.tan θ=1 2
B.k
A =k
B
C.F
A
=5mg
D.F
B
=2mg
7.(多选)如图所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ.下列说法正确的是( ) A.当m一定时,θ越大,杆受力越大
B.当m一定时,θ越小,滑块对地面的压力越大
C.当θ一定时,m越大,滑块与地面间的摩擦力越大
D.当θ一定时,m越小,杆受力越小
8.(2020·湖南株洲二中月考)一重为G的圆柱体工件放在V形槽中,槽顶角α=60°,槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为μ=0.25.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图甲)水平地把工件从槽中拉出来,人要施加多大的拉力?
(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),且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等,发现圆柱体能自动沿槽下滑,求此时工件和槽之间的摩擦力大小.
1解析:对物体受力分析可知,其受重力、支持力、
拉力.若拉力F与水平方向夹角为θ,在竖直方向,N=mg+Fsin θ,支持力N与F
在竖直方向的分力之和F
y =mg,方向向上,F在水平方向的分力F
x
=Fcos θ,故合力
F
合=F2
y
+F2
x
=(mg)2+(Fcos θ)2,方向向上偏右,故B正确.
答案:B
2解析:对人进行受力分析,人受到的重力为G,手受到的力的大小为F
1
,脚受到
的力的大小为F
2,如图所示,根据共点力平衡条件F
1
=Gcos 53°=600×0.6 N=360 N,
F
2
=Gsin 53°=600×0.8 N=480 N,选项A正确.
答案:A
3解析:对小球受力分析,把重力沿杆方向和垂直杆方向正交分解,如图所示,由共点力平衡可知,f=mgsin 37°=10×0.6 N=6 N,方向沿杆向上,N=F-mgcos 37°=20 N-8 N=12 N,方向垂直于杆向下,故B正确,A、C、D错误.
答案:B
4解析:按力F的作用效果沿AC、AB杆方向分解为图甲所示的F
1、F
2
,则F
1
=F
2
=
F
2cos θ
,由几何知识得tan θ=
a
b
=10,再按F
1
的作用效果将F
1
沿水平向左和竖直
向下分解为图乙所示的F
3、F
4
,所以F
4
=F
1
sin θ,联立得F
4
=5F,即物体D所受压力
大小与F的比值为5,B正确.
答案:B
5解析:重物所受重力的作用效果有两个,一是拉紧细绳,二是使杆压紧手掌,所
以重力可分解为沿细绳方向的力F
1和垂直于掌心方向的力F
2
,如图所示,由三角函数
得F
1=
G
cos θ
,F
2
=Gtan θ,故选项A、C、D正确.
答案:ACD
6解析:对下面的小球进行受力分析,如图甲所示,根据平衡条件得F=mgtan 45°
=mg,F
B =
mg
cos 45°
=2mg;对两个小球整体受力分析,如图乙所示,
根据平衡条件得tan θ=
F
2mg
,又F=mg,解得tan θ=
1
2
,F
A
=(2mg)2+F2=5mg;
由题可知两弹簧的形变量相等,则有x=F
A
k
A
=
F
B
k
B
,解得
k
A
k
B
=
F
A
F
B
=
5
2
.故A、C正确,B、D
错误.
答案:AC
7解析:对两杆铰合处的拉力F进行分解,如图甲所示,有2T
1
sin θ=mg,由对
称性可得杆受力T
1=T
2
=
mg
2sin θ
,当m一定时,θ越大,T
1
越小;当θ一定时,m越
小,T
1越小,选项A错误,D正确.对杆中的弹力T
2
进行分解,如图乙所示,水平方向
有T
2cos θ=F
1
,竖直方向有T
2
sin θ=F
2
,解得F
1
=
mg
2tan θ
,F
2
=
mg
2
,故滑块B与地
面间的摩擦力f=F
1=
mg
2tan θ
,滑块B对地面的压力N=Mg+
mg
2
,当θ一定时,m越
大,f越大;当m一定时,N一定,与θ无关,由对称性知,两滑块受力及变化情况一致,选项B错误,C正确.
答案:CD
8解析:(1)分析圆柱体的受力可知,沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力f,由题给条件知,F=f.将重力进行分解,如图所示.
因为α=60°,
所以G=F
1=F
2
,
由f=μF
1+μF
2
,得F=0.5G.
(2)把整个装置倾斜,则圆柱体重力压紧斜面的分力F′
1=F′
2
=Gcos 37°=0.8G,
此时圆柱体和槽之间的摩擦力大小f′=2μF′
1
=0.4G.
答案:见解析