2021物理沪科版新课程一轮复习核心素养测评 五 力的合成与分解含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高考物理沪科版新课程一轮复习核心素养测评五力的合成与分解含解析温馨提示:此套题为Word版,请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴,调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块.核心素养测评五力的合成与分解（45分钟100分)一、选择题（本题共9小题，每小题6分，共54分,1～7题为单选题，8、9题为多选题）1.两个大小都是5N,夹角为120°的共点力,其合力大小和方向为 （)A.10N,方向与其中一个力夹角为60°B.53N，方向与其中一个力夹角为60°C。5N，方向在两力夹角的角平分线上D。10N，方向无法确定【解析】选C.由题意,两个相等的共点力大小为F=5N，当它们之间的夹角为120°时,由等边三角形的知识可知,合力的大小也为5N,如图所示,选项C正确.2.分别表示F1,…，F5五个力的有向线段构成如图所示的几何图形.已知F5=5N,水平向左。则这五个力的合力为 （)A.5N,向左 B.5N，向右C.10N,向右 D.15N，向左【解析】选B。根据矢量合成的法则可知，F1和F2的合力与F5等大反向;F3和F4的合力与F5等大反向;则这五个力的合力大小等于F5=5N,方向与F5反向,选项B正确。3。如图甲、乙、丙、丁所示，等大的三个力F作用于同一点O,则 （)A.合力最大的是甲图 B。合力最大的是乙图C.合力最大的是丙图 D.合力最大的是丁图【解析】选B。甲图：将相互垂直的F进行合成,则合力的大小为2F,再与第三个力F合成，即合力的大小为（2—1)F;乙图:将方向相反的两个力合成，则合力为0，再与第三个力F合成,则有合力大小为F；丙图:将任意两个力进行合成,再与三个力合成可知,这三个力的合力为零；丁图：将左边两个力进行合成,再与右边合成,则有合力的大小(3-1）F.故选项B符合题意.4。如图所示,一条小船在河中向正东方向行驶，船上挂起一风帆,帆受侧向风力作用，风力大小F1为100N,方向为东偏南30°，为了使船受到的合力能恰沿正东方向，岸上一人用一根绳子拉船，绳子取向与河岸垂直,侧向风力和绳子拉力的合力大小及绳子拉力F2的大小为 ()A.50N50N B.503N50NC。50N25N D。50N503N【解析】选B。如图所示，以F1、F2为邻边作平行四边形，使合力F沿正东方向,则F=F1cos30°=100×32503N。F2=F1sin30°=100×12N=50N，选项B5.（2019·衡阳模拟）超市里磁力防盗扣的内部结构及原理如图所示,在锥形金属筒内放置四颗小铁珠（其余两颗未画出)，工作时弹簧通过铁环将小铁珠挤压于金属筒的底部，同时，小铁珠陷于钉柱上的凹槽里,锁死防盗扣.当用强磁场吸引防盗扣的顶部时，铁环和小铁珠向上移动,防盗扣松开,已知锥形金属筒底部的圆锥顶角刚好是90°,弹簧通过铁环施加给每个小铁珠竖直向下的力F,小铁珠锁死防盗扣,每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为（不计摩擦以及小铁珠的重力)(）A。2FB.22FC.FD.3【解析】选C。以一个铁珠为研究对象,将力F按照作用效果分解如图所示，由几何关系可得小铁珠对钉柱产生的侧向压力为N=Ftan45°=F,选项【加固训练】如图所示是一种常用的“千斤顶"示意图，摇动手柄能使螺旋杆转动并保持水平，而A、B间距离发生变化,重物就能被顶起或下降.若物重为G，杆AB与AC之间的夹角为θ，不计“千斤顶”本身的重量,则“千斤顶"螺旋杆AB的拉力大小为 ()A。GsinθB.GcosθC.GtanθD.G【解析】选D。根据题意,对“y”形千斤顶A点受力分析如图,由平衡条件得：F=Gcotθ，选项D正确.6.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'A。3B.32C。233【解析】选A。设两半球的总质量为m,当球以AB沿水平方向放置，可知F=12mg，当球以AB沿竖直方向放置，隔离右半球受力分析如图所示,可得:F′=mg2tanθ,根据支架间的距离为AB的一半，可得:θ=30°,则FF'=1tanθ=7.（2019·三明模拟)如图，某同学在沙料场中发现沙子堆积时会形成圆锥体,且堆积过程中圆锥体的底角保持不变。他测得某堆沙子的底部周长约为30m,沙子之间的动摩擦因数约为0。8,则这堆沙子的体积约为（圆锥体的体积等于底面积与高的乘积的三分之一） （）A.1×102m3 B。2×102m3C.3×102m3 D.8×102m3【解析】选A。沙子堆积过程中,底角保持不变，是因为沙子受到的下滑力恰好等于最大静摩擦力。设底角为θ。故:mgsinθ=μmgcosθ,即:μ=tanθ ①又因为L=2πR ②V=13πR2h h=Rtanθ ④由以上各式得：V=L324得：V=91.3m3，A项最接近。8。研究两共点力的合成实验中,得出合力F随夹角θ变化的规律如图所示，则（)A.两个分力分别为8N、10NB.两个分力分别为6N、8NC。2N≤F≤18ND。2N≤F≤14N【解析】选B、D。当两个力方向垂直时，两个力合力为F12+F22=10N，当两个力方向相反时,合力最小,为两个力大小之差即F1—F2=2N,所以解得这两个分力为8N、6N,选项B正确，A错误;当两个力方向相同时，合力最大,为两个力大小之和，则有2N≤F≤149.已知力F的一个分力F1跟F成30°角,大小未知,另一个分力F2的大小为33F,方向未知.则F1的大小可能是A.33FB。32FC.23【解析】选A、C。根据平行四边形定则,如图,通过几何关系得，F1=233F或F1=33F，选项A、C正确,B二、计算题(16分,需写出规范的解题步骤)10。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处处相同，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，发现圆柱体能自动沿槽下滑,求此时工件所受槽的摩擦力大小.【解题指导】解答本题应注意以下两点：（1）为使圆柱体沿槽匀速运动，沿轴线的拉力F应跟圆柱体在槽的两侧面上所受的摩擦力是平衡力;（2)整个装置倾斜，则圆柱体重力压紧侧面的分力减小.【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由题给条件知F=2f,根据圆柱体重力产生的效果将重力进行分解,如图所示:由几何关系可得G=F1=F2,由f=μF1得F=0.5G.(2)把整个装置倾斜，则重力压紧两侧面的分力F1′=F2′=Gcos37°=0.8G,此时工件所受槽的摩擦力大小f′=2×μF1′=0。4G.答案：(1）0.5G(2)0。4G【加固训练】如图所示，两滑块放在光滑的水平面上，中间用一细线相连,轻杆OA、OB搁在滑块上,且可绕铰链O自由转动，两轻杆长度相等，夹角为θ，当竖直向下的力F作用在铰链上时,滑块间细线的张力多大？【解析】对O点受力分析，并对两个轻杆的作用力进行合成，则有：滑块间细线的张力F′=Tsinθ而轻杆的张力T=F2cos因此滑块间细线的张力F′=F2tanθ答案:F2tan11。（10分）已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30N,则 （）A。F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的C.F2有两个可能的方向D.F2可取任意方向【解析】选C。已知一个分力有确定的方向，与F成30°夹角，如图所示,知另一个分力的最小值为Fsin30°=25N；而另一个分力大小为30N，大于25N小于50N，所以分解的组数有两组解.选项C正确,A、B、D错误。12.(20分)电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力,但只能在使用的装置中现场间接测量，不可能将金属绳取下后直接测量。某同学发明了一种能间接测量绳中张力的仪器，工作原理如图所示，将相距为L的两根较光滑支柱A、B固定在金属绳的同一侧,图中的小圆圈表示支柱的横截面，支柱A、B都垂直于纸面;在A、B的中点用一可动支柱C向上推动金属绳,使绳在垂直于A、B的方向竖直向上发生一个偏移量d（d≪L），这时仪器显示金属绳对支柱C的作用力为F。如果偏移量d=10mm，作用力F=400N，L=250【解析】设支柱在C′点时受两边金属绳的张力分别为T1和T2，BC与BC′的夹角为θ,如图所示。依对称性有T1=T2=T由力的合成有F=2Tsin