浙江新高考备战2020年高考物理考点一遍过考点05力的合成与分解受力分析（含解析）.docx

力的合成与分解 受力分析专题知识内容考试要求必考加试相互作用力的合成cc力的分解cc一、力的合成1合力与分力（1）定义：如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力。（2）逻辑关系：合力和分力是一种等效替代关系。2共点力：作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力。3力的合成的运算法则（1）平行四边形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形，平行四边形的对角线（在两个有向线段F1、F2之间）就表示合力的大小和方向，如图甲所示。（2）三角形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出，把F1、F2的另外两端连接起来，则此连线就表示合力的大小和方向，如图乙所示。4力的合成方法及合力范围的确定（1）共点力合成的方法作图法计算法：根据平行四边形定则作出示意图，然后利用解三角形的方法求出合力。（2）合力范围的确定两个共点力的合力范围：|F1F2|FF1+F2，即两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小。当两个力反向时，合力最小，为|F1F2|；当两个力同向时，合力最大，为F1+F2。三个共点力的合成范围A最大值：三个力同向时，其合力最大，为Fmax=F1+F2+F3。B最小值：以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力的最小值为零，即Fmin=0；如果不能，则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值，即Fmin=F1|F2+F3|（F1为三个力中最大的力）。（3）解答共点力的合成问题时的两点注意合成力时，要正确理解合力与分力的大小关系。合力与分力的大小关系要视情况而定，不能形成合力总大于分力的思维定势。三个共点力合成时，其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差。二、力的分解1概念：求一个力的分力的过程。2遵循的原则：平行四边形定则或三角形定则。3力的分解方法（1）力的效果分解法根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向；再根据两个实际分力的方向画出平行四边形；最后由平行四边形和数学知识求出两个力的大小。（2）按问题的需要进行分解已知合力F和两个分力的方向，可以唯一地作出力的平行四边形，对力F进行分解，其解是唯一的。已知合力F和一个分力的大小与方向，力F的分解也是唯一的。已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小，对力F进行分解，则有三种可能（F1与F的夹角为）。如图所示：AF2Fsin 时无解。BF2=Fsin 或F2F时有一组解。CFsin F2F时有两组解。4下表是高中阶段常见的按效果分解力的情形。实例分解思路拉力F可分解为水平分力F1=Fcos 和竖直分力F2=Fsin 重力分解为沿斜面向下的力F1=mgsin 和垂直斜面向下的力F2=mgcos 重力分解为使球压紧挡板的分力F1=mgtan 和使球压紧斜面的分力F2=重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1=mgtan 和使球拉紧悬线的分力F2=小球重力分解为使物体拉紧AO线的分力F2和使物体拉紧BO线的分力F1，大小都为F1=F2=拉力分解为拉伸AB的分力F1=Ftan 和压缩BC的分力F2=5正交分解法（1）定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。（2）建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则（即尽量多的力在坐标轴上）；在动力学中，以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。（3）分解方法：物体受到多个作用力F1、F2、F3，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解，如图所示。x轴上的合力：Fx=Fx1+Fx2+Fx3+y轴上的合力：Fy=Fy1+Fy2+Fy3+合力大小： 合力方向：与x轴夹角为，则6力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法一般情况下，物体只受三个力的情形下，力的效果分解法、合成法解题较为简单，在三角形中找几何关系，利用几何关系或三角形相似求解；而物体受三个以上力的情况多用正交分解法，但也要视题目具体情况而定。（1）力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法，分解的目的是为了更方便地求合力，将矢量运算转化为代数运算。（2）一般情况下，应用正交分解法建立坐标系时，应尽量使所求量（或未知量）“落”在坐标轴上，这样解方程较简单。三、矢量和标量（1）矢量：既有大小又有方向的量。相加时遵循平行四边形定则。（2）标量：只有大小没有方向的量。求和时按算术法则相加。四、受力分析1基本步骤：（1）确定研究对象点、单个物体或系统；（2）隔离物体分析先分析场力（重力、电场力、磁场力），再分析接触力（先弹力后摩擦力），最后分析其他力；（3）画受力示意图。2关键条件：光滑不计摩擦；轻重力不计；忽略空气阻力等。作用在同一个物体上的两个共点力，一个力的大小是3 N，另一个力的大小是8 N，它们合力的大小可能是A2 NB6 NC14 ND16 N【参考答案】B【详细解析】两力合成时，合力范围为：|F1F2|FF1+F2；故3 NF13 N；则2 N、14 N、16 N在合力的范围之外是不可能的，6 N在范围之内，是可能的；故选B。1（2019浙江省嘉兴市期末）某物体同时受到2个共点力作用，在如图所示的四种情况中（坐标纸中每格的边长均表示1N大小的力），物体所受合外力最大的是ABCD【答案】C【解析】将F1与F2进行合成，求得合力的大小为，如图1所示：故A错误；将F1与F2进行合成，求得合力的大小为，如图2所示，故B错误；将F1与F2进行合成，求得合力的大小为，如图3所示，合力最大，故C正确；将F1与F2进行合成，求得合力的大小为，如图4所示，故D错误。已知两个共点力的合力F为10 N，分力F1的大小为5 N。则另一个分力F2AF2的大小是唯一的BF2的大小可以是任意值CF2的方向与合力F的方向一定成30角DF2的方向与合力F的方向的最大夹角为30角【参考答案】D【详细解析】有两个共点力的合力大小为10 N，若其中一个分为大小为5 N，另一个分力的大小应在5 NF15 N范围，由图可得F2的方向与合力F的方向的最大夹角为，即F2的方向与合力F的方向的最大夹角为30角，故D正确，ABC错误。1（2019浙江省丽水地区四校月考）如图所示，质量为m的木块受到与水平面夹角为的力F的作用，在水平地面上做匀速直线运动，则木块与地面之间的动摩擦因数为ABCDtan【答案】A【解析】将F分解为水平和竖直两个方向上的力，则有水平方向：Fcos=f，竖直方向：mg+Fsin=FN；由摩擦力公式可知：f=FN=(mg+Fsin)，解得：；故选A。关于矢量和标量，下列说法中正确的是A标量只有正值，矢量可以取负值B标量和矢量无根本区别C标量和矢量，一个有大小无方向、另一个有大小也有方向D当物体做单方向的直线运动时，标量路程和矢量位移是一回事【参考答案】C【详细解析】标量只有大小没有方向，但有正负之分矢量可以用符号表示方向，故A错误；矢量与标量有两大区别：一是矢量有方向，标量没有方向；二是运算法则不同，矢量运算遵守平行四边形定则，标量运算遵守代数加减法则，故B错误，C正确；当物体做单向直线运动时，标量与矢量大小相等，但两者不是一回事，故D错误。1（2019浙江省七彩阳光新高考研究联盟期中）下列各组物理量中均是矢量的是A力，加速度，路程B位移，速度改变量，加速度C力，位移，速率D力，加速度，质量【答案】B【解析】A、力，加速度，路程中的路程是标量，所以A错误；B、位移，速度改变量，加速度都是矢量，所以B正确；C、力，位移，速率其中的速率是标量，所以C错误；D、力，加速度，质量其中的质量是标量，所以D错误。如图所示，将某均匀长方体锯成A、B两块后，在水平桌面上并对放在一起，现用水平力F推B，使A、B整体保持长方体沿F方向匀速运动，则AA在水平方向受到三个力的作用，且合力为零BA在水平方向受到五个力的作用，且合力为零CA对B的作用力方向与A、B接触面垂直DB对A的弹力大于桌面对A的摩擦力【参考答案】A【详细解析】对A受力分析，在水平方向上受B对A的弹力，桌面的滑动摩擦力，B对A的静摩擦力，在三个力的作用下处于平衡，受力如图，故A正确，B错误。B对A的弹力和静摩擦力的合力与桌面的滑动摩擦力等值反向，与F的方向相同；根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力方向与F的方向相反，不是A、B接触面垂直，故C错误。因为B对A的弹力与B对A的摩擦力垂直，二者的合力等于桌面对A的摩擦力，所以B对A的弹力小于桌面对A的摩擦力，故D错误。1（2019天津四十二中月考）如图所示竖直绝缘墙壁上的Q处由一固定的质点A，在Q的正上方的P点用细线悬挂一质点B，A、B两点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成角，由于漏电使A、B两质点的电量逐渐减小，在电荷漏空之前悬线对悬点P的拉力T大小AT变小BT变大CT不变DT无法确定【答案】C【解析】以小球为研究对象，球受到重力，的斥力和线的拉力三个力作用，作出力的示意图，如图。作出、的合力，由三个共点力的平衡条件可知：和方向相反，大小相等，即；根据几何知识可知，可得：；又，可得：；在、两质点带电量逐渐减少的过程中，、均不变，则不变，悬线对悬点的拉力大小也不变。故C正确，ABD错误；故选：C。1（2019浙江省嘉兴市期末）城市中路灯的供电线路经常用三角形的结构悬挂，如图所示，为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OA可绕通过A点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可以忽略。如果静止悬挂物的质量为m，AOC=，则关于钢索OC对O点的拉力FOC以及杆OA对O点的弹力FOA的计算结果，下列表述正确的是AB CD2（2019浙江省宁波市北仑中学期中）气象研究小组用如图所示的简易装置测定水平风速.在水平地面上竖直固定一直杆，半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O，当水平风吹来时，球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积，当风速v0=3 、m/s时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角=30。下列说法正确的是A当=60时，风速v=6 m/sB当风速增大到某一值时，可能等于90C若风速不变，换用半径变大、质量不变的球，则不变D若风速不变，换用半径相等、质量变大的球，则减小3关于矢量和标量，下列说法中正确的是A矢量是既有大小又有方向的物理量B标量是既有大小又有方向的物理量C10 m的位移比5 m的位移小D10 比5 的温度低4（2019浙江省余姚市第二次模拟）如图所示为某教室中竖直磁性黑板上静止的一个黑板刷，关于此黑板刷的受力情况，下列说法正确的是 A黑板对黑板刷的作用力斜向上B黑板磁性越强，刷子受到的摩擦力就越大C刷子受到五个力D黑板与刷子之间有三对作用力与反作用力5大小分别为F1，F2，F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形（顶角为直角）。图中这三个力的合力为零的是ABCD6如图所示，将两个相同的条形磁铁吸在一起，置于水平桌面上，下面说法正确的是AB对桌面的压力的大小等于A、B的重力之和BA对B的压力大于A的重力CA对B的压力的大小等于A的重力DB对桌面的压力小于A、B的重力之和7如图，在水平晾衣杆（可视为光滑杆）上晾晒床单时，为了尽快使床单晾干，可在床单间支撑轻质细杆。随着细杆位置的不同，细杆上边两侧床单间夹角(150)将不同。设床单重力为G，晾衣杆所受压力大小为N，下列说法正确的是A当=60时，N=GB当=90时，N=GC只有当=120时，才有N=GD无论取何值，都有N=G8（2019浙江省杭州市富阳区新登中学期末模拟）如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球。当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为90，质量为m2的小球位于水平地面上。几位同学在学习了受力分析之后，对两个小球的受力情况进行了分析，其中对m1、m2受力个数的讨论中，你认为正确的是A小张说：m1受3个力、m2受3个力作用B小李说：m1 受2个力、m2受3个力作用C小黄说：m1 受2个力、m2受2个力作用D小明说：m1 受4个力、m2受3个力作用9如图所示，作用于O点的三个力平衡，其中一个力大小为F1，沿y方向，大小未知的力F2与+x方向夹角为，则下列说法正确的是A力F3不可能在第三象限B力F3可能在第二象限的任意方向上C力F3与F2夹角越小，则F3与F2的合力越小DF3的最小值10（2019浙江省杭州市模拟）图中为一种简易的重物提升装置，通过卷扬机牵引利用滑轮将重物提升至高处，然后由工人将重物拉至平台上。在工人拉动重物靠近平台的过程中，下列说法正确的是AOA绳的拉力变小BOC绳的拉力变大COA绳的拉力不变DOC绳的拉力变小11（2018物理三轮冲刺）两个共点力的合力为F，如果它们之间的夹角固定不变，使其中一个力增大，则A合力F一定增大B合力F的大小可能不变C合力F可能增大，也可能减小D当090时，合力F可能减小12（2019浙江省余姚中学期中考试）如图所示，用一根长为的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹30角且绷紧，小球A处于静止，应对小球施加的最小力等于ABCD13（2018天津静海一中）下列关于矢量和标量的说法中正确的是A矢量和标量没有严格的区别，同一个物理量可以是矢量，也可以是标量B矢量都是有方向的C时间、时刻、路程都是标量D初中学过的电流是有方向的量，所以电流是矢量14（2019浙江省余姚中学期中考试）如图，质量为m的物体在质量为M的静止斜面上匀速下滑。物体与斜面、斜面与地面间的动摩擦因素均为。则地面对斜面的摩擦力为A0Bmgsin向左Cmgsincos向左Dmgsincos向右15（2018广西壮族自治区南宁市第二中学高三月考）如图所示，楔形凹槽的截面是一个直角三角形ABC，CAB=30，ABC=90，ACB=60，在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，其对凹槽的AB边的压力为F1，对BC边的压力为F2，则的值为ABCD16（2019浙江省温州市新力量联盟2018-2019学年高一上学期期末）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。本实验采用的科学方法是_。A理想实验法B等效替代法C控制变量法D建立物理模型法17（2019新课标全国卷）物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为A150 kgB kgC200 kgDkg18（2018天津卷）明朝谢肇淛的五杂组中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之，曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则A若F一定，大时FN大B若F一定，小时FN大C若一定，F大时FN大D若一定，F小时FN大19（2016新课标全国卷）如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为ABmCmD2m20（2014海南卷）如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于O点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体；OO段水平，长度为L；绳上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L。则钩码的质量为AMBMCMDM1C【解析】以重物为研究对象，绳子对其拉力等于其重力，以O点为研究对象，分析受力，如图：根据平衡条件，结合几何知识，杆AO对O点的支持力：；钢索OC对O点的拉力：，故C正确、ABD错误。2D【解析】设球正对风的截面积为S，由于已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积，所以风力大小为F=kSv，当速度为3 m/s时，由平衡条件得，mgtan30=Sv0k，当角度为60时，同理可得mgtan60=Svk，由此可解的v=9 m/s，故A错误。风速增大，不可能变为90，因为绳子拉力在竖直方向上的分力与重力平衡。故B错误。若风速不变，换用半径变大、质量不变的球，则风力变大，根据F=mgtan，知变大。故C错误。若风速不变，换用半径相等、质量变大的球，知风力不变，根据F=mgtan，知重力变大，风力不变，则减小。故D正确。3AD【解析】矢量是既有大小又有方向的物理量，标量只有大小没有方向，A正确，B错误；矢量的正负号只表示方向，不表示大小，所以10 m的位移比5 m的位移大，C错误；有些标量的正负号代表大小，温度是标量，所以10 比5 的温度低，D正确。4D【解析】A黑板擦受到重力以及黑板对它的作用力处于平衡状态，根据共点力平衡的特点可知，黑板对黑板刷的作用力与重力大小相等，方向相反，方向竖直向上。故A错误；B黑板擦处于静止状态，其受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力作用，并且二力是一对平衡力，大小相等，所以黑板擦受到摩擦力的大小与黑板和黑板擦间磁力的大小无直接关系。故B错误；C黑板擦受到重力以及与黑板之间的磁力、弹力、摩擦力的作用，共受到4个力的作用。故C错误；D黑板擦受到重力以及与黑板之间的磁力、弹力、摩擦力的作用，其中与刷子之间有三对作用力与反作用力。故D正确。5C【解析】根据三角形定则或平行四边形定则，可知A选项合力为2F2，B选项合力为2F1，C选项合力为零，D选项合力为2F3，故C正确，ABD错误。6AB【解析】把A、B看成一个整体受重力、支持力而处于平衡状态，故B受到桌面的支持力等于A、B的重力之和，因B对桌面的压力与支持力为作用力与反作用力，故B对桌面的压力的大小等于A、B的重力之和，故A正确，D错误；以A为研究对象，A受重力、支持力及磁铁的吸引力而处于平衡，A受到支持力等于A的重力与吸引力的合力，所以A对B的压力大于A的重力，故B正确，C错误。7D【解析】对晾衣杆受力分析，被子对杆两相等的对称的支持力，由于被子处于平衡，则两支持力的合力等于重力，则根据牛顿第三定律知，无论夹角取何值都有N=G，故ABC错误，D正确。8C【解析】先对小球m1受力分析，受重力和支持力，假设细线对小球m1有拉力作用，则小球m1受力不能平衡，故拉力为零，即m1受到2个力作用；再对小球m2受力分析，受到重力和支持力，支持力与重力平衡，也受到2个力作用，故选项C正确，ABD错误。9BD【解析】根据平行四边形定则，作出，如图所示，与等大反向，可以在第四象限任意范围内，以及第一象限一定范围内，故可以在第二象限任意方向，第三象限一定范围内，A错误，B正确；F3与F2的合力大小等于的大小，恒定不变，C错误；从图中可知当与垂直时，最小，根据三角函数可得，D正确。【点睛】本题运用三角形定则分析三力平衡问题，确定F3的范围及最小值，也可以运用结论确定F3取得最小值的条件：F2F3。10B【解析】对O点进行受力分析，如图所示：在工人拉动的过程中，与水平方向的夹角变小，则根据平衡条件可以得到：，则当变小时，和均增大，即绳OA和OC拉力均增大，故选项B正确，选项ACD错误。11BC【解析】设两共点力Fa、Fb之间的夹角为钝角，由图示平行四边形可知，当Fa逐渐增大为Fa1、Fa2、Fa3时，其合力由原来的F1变为F2、F3、F4，它们可能小于F1、可能等于F1，可能大于F1，故A错误，BC正确。当090时，随着其中的一个力增大，合力一定增大，D错误。12D【解析】以小球为研究对象，分析受力，作出力图如图所示：根据作图法分析得到，当小球施加的力F与细绳垂直时，所用的力最小。根据平衡条件，F的最小值为：，故D正确，ABC错误。13BC【解析】标量没有方向，只有大小，而矢量既有方向又有大小，两者有严格区别，A错误B正确；时间、时刻、路程都是标量，C正确；电流只有一个方向，从正极到负极，但没有正负之分，表示标量，D错误。14A【解析】对