2023年高考物理一轮系统复习学思用-第二节 力的合成和分解

【能力提高练】第二节力的合成和分解

1.（2022•华南师范大学附属中学一模）如图所示，AQB为水平放置的光滑杆，夹角

8=60",杆上套有两个质量不计的小环，两环间连有可伸缩的弹性绳，今在绳的中点施加

一沿。角平分线水平方向的力尸，缓慢地拉绳，待两环达稳定状态时，绳对环的拉力等于

（）

【解析】光滑杆408水平放置，两环竖直方向所受的重力与杆对两环的支持力各自

平衡，不再分析。在水平面内，对两环中的每一个，都受到杆的弹力N和轻绳的拉力T,由

力平衡原理得知，N与7大小相等，方向相反，而N与杆垂直，则平衡时，轻绳的拉力T

必定与杆垂直。以两环及弹性轻绳整体为研究对象，分析水平方向整体受力情况，由几何知

识得到120。，根据对称性，由平衡条件得到了=凡故选B。

【答案】B

2.（2022.广东汕头市高三（下）一模）如图，氢气球的质量〃2=0.1kg,无风时在轻绳的牵

引下静止在空中，此时轻绳的拉力为8N。当有水平风吹来时，气球受到大小为6N的水平

风力作用，轻绳倾斜一定角度后气球仍静止在空中，g=10m/s2,下列说法正确的是（）

风向

无风时有风时

A.气球所受浮力大小为9N

B.有风时，气球所受合力方向竖直向下

C.有风时，气球所受合力大小为J方N

D.有风时，轻绳的拉力大小为10N

【解析】A.无风时，对气球受力分析得月竽=mg+T=9N,故A正确;

BC.有风时，气球保持静止，故合力为零，故BC错误;

D.有风时，对气球受力分析得七=rsind,Fn=mg+Tcos0，联立解得T'=1ON,

故D正确。故选AD。

【答案】AD

3.（2022•四川省石室中学高三（下）第五次专家联测卷）如图所示，带有孔的小球A套在

粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态。给小球B施加水平

力尸使其缓慢上升，直到小球4刚要滑动.在此过程中（）

A.水平力尸的大小不变B.杆对小球A的支持力不变

C.轻绳对小球B的拉力先变大后变小D.杆对小球A的摩擦力先变小后变大

【解析】AC.对小球受力分析，受拉力F、重力和细线的拉力T,根据平衡条件，三

个力可以构成首尾相连的矢量二角形，如图所示，随着。的增大，拉力尸和细线的拉力T

均增加，故AC错误；

BD.对AB球整体分析，受重力、拉力F、支持力N和静摩擦力力如图所示，设杆与

水平方向的夹角为氏根据平衡条件，在垂直杆方向有N=（M+m）gcos6+产sin。，随着

F的增加，支持力增加；在平行杆方向有尸cose—/=（M—m）gsine,故有

f=（M+m）gsinO-Fcos0,随着F的增加，静摩擦力逐渐减小，当

（M+w）gsin6>=Fcos0时，摩擦力为零，此后静摩擦力反向增大，故D正确B错误。故

选D。

(Af+m)g

【答案】D

4.（2022•湖南省长沙市第一中学高三第二次月考）如图所示，一个轻质环扣与细线/,>

/2连接S</2），两细线另一端分别连接着轻环P、Q，P、Q分别套在竖直面内的固定光滑杆

AB和AC上，两杆与竖直方向的夹角相同。现将一铁块挂在环扣上，铁块静止时左、右两

细线的张力分别为B和B，下列说法中正确的是（）

A.耳：工=1：1

c.耳：鸟=（：4D.耳：鸟=(6—4)：(4+4)

【解析】对P、Q小环分析，小环受光滑杆的支持力和绳子的拉力，根据平衡条件,

这两个力是一对平衡力，支持力是垂直于杆子向上的，故绳子的拉力也是垂直于杆子的，对

结点。受力分析如图所示，根据平衡条件可知，尸P和勺的合力与尸r等值反向，如图所示。

几何关系可知，a=B，故耳=%,即耳：6=1:1,故选A。

A

【答案】A

5.（2022•陕西省西安中学高三（下）四模）图甲为烤肠机，香肠放置于两根水平的平行金

属杆中间，其截面图如图乙所示。假设香肠可视为质量均匀的圆柱体，烤熟后质量不变，半

径变大，金属杆不再转动。忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩。若金属杆对香肠的支持力为FN;

两根金属杆对香肠的合力为尸命，则香肠烤熟后（）

图甲图乙

A.网增大，尸会增大B.FN增大，尸合不变

C.FN减小，尸令增大D.尸N减小，〜不变

【解析】以香肠为研究对象，受到重力、两边金属杆的支持力，如图所示，香肠烤熟

后质量不变，半径较大，重心升高，支持力与重力反方向的夹角。减小；由力的平衡知识可

得2&cose=mg,解得卅=一”一，由于。变小，cos。变大，外变小；由于香肠烤

2cos。

熟后质量不变，根据平衡条件可得两根金属杆对香肠的合力始终与香肠的重力等大反向，保

持不变，故ABC错误，D正确。故选D。

【答案】D

6.（2022•重庆市育才中学高三（下）入学考试）如图所示，小球A、B都穿在•一根竖直杆上

并通过一细绳跨过定滑轮连接。两球平衡时，连接两球的细绳与水平方向的夹角分别为0

和2仇若装置中各处摩擦均不计，则A、B球的质量之比为（）

A.2cos仇1B.1：2cos0C.land：1D.1：2sin0

【解析】分别对A、B进行受分析如图所示，设绳的张力大小为T,则对A有

/〃Ag=Tsin6,对B有/々jg=Tsin26,所以一=------,故B正确，ACD错误。故

机B2cos。

选Bo

【答案】B

7.（2022•四川外国语学校一模）科技活动小组，设计如图的实验装置来研究力的分解，

托盘A固定在细杆上，细杆放在固定的圆孔中，下端有滚轮，细杆只能在竖直方向上移动,

在与托盘连接的滚轮正下面的底座上也固定一个滚轮，轻质劈放在两滚轮之间，劈背的宽度

为a,侧面的长度为/='画，劈尖上固定的细线通过滑轮悬挂总质量为m的钩码，调整

2

托盘上所放祛码的质量M,可以使劈在任何位置时都不发生移动.忽略一切摩擦和劈、托

盘、细杆与滚轮的重力，则M：111为（）

A.1B.3：2C.2：3D.5：2

【解析】分析托盘受力如图甲：托盘受向下的重力Mg,劈对滚轮的支持力B，圆孔

的约束力为F2,对托盘有:

对劈受力分析如图乙所示，劈受两个滚轮作用力F3、F4,细线的拉力F5=mg,有:

mg=27^sina,则=

入数据得：—=-

m2

【答案】B

8.（2022•山东省烟台市高三（上）期末）如图所示，用一个质量不计的网兜把足球挂在光

滑竖直墙壁上的A点，足球与墙壁的接触点为瓦若只增大悬绳的长度，足球始终保持静止

状态，关于悬绳对球的拉力F和墙壁对球的支持力A，，下列说法正确的是（）

A.尸和外都增大B.F增大，FN减小

C.F减小，F，v增大D.F和&的合力不变

【解析】ABC.对小球受力分析，由平衡条件得悬绳对球的拉力F满足Fcos6=mg,

墙壁对球的支持力及满足tan。=互，所以当增大悬绳的长度时，夹角。减小，则由几何

关系知cos。增大，tan。减小，所以尸和尸可都减小，故ABC错误；

D.因为足球始终保持静止状态，所以合力为零，故D正确。故选D。

【答案】D

9.（2022•辽宁省大连市第一中学高三（上）期中联考）如图所示，竖直平面内有一圆环，

圆心为。，半径为R,PQ为水平直径，为倾斜直径，P。与MN间的夹角为8,一条不

可伸长的轻绳长为L两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为，”的重

物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图示位置绕圆心。顺时针缓慢

转过2。角，下列说法正确的是（）

A.图示位置时，轻绳的张力大小为

2sin0

B.直径MN水平时，轻绳的张力大小为,侬

yll:-4R2

C.轻绳与竖直方向间的夹角逐渐减小

D.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2。的过程中，轻绳的张力先增大再减小

【解析】A.设轻绳与竖直方向夹角为a,MB、NB间夹角为2a,如图所示，则根据

几何关系可得2Hcos6=M4,MBsina+NBsina=M4,L=MB+NB,联立可得

sina=2H；s。,根据平衡条件可得2尸cosa=mg,可得

B.直径MN水平时，轻绳的张力大小为尸=叫=故B错误；

2〃2-4/?2

C.由sina=2」cos6＞可知，圆环从图示位置绕圆心。顺时针缓慢转过2。角的过

L

程中，轻绳与竖直方向的夹角先增大后减小，故C错误；

D.由-=I_则一可知，圆环从图示位置绕圆心。顺时针缓慢转过2。角

2yJl?-4R2cos2^

的过程中，轻绳的张力先增大再减小，故D正确。故选D。

【答案】D

10.（2022•湖南省衡阳市第八中学高三（下）开学考试）（多选）如图所示细线的上端系在墙

上的A点，下端连一光滑小球8（视为质点），!圆柱体静置于粗糙水平地而上细线恰好与工

44

圆柱体相切于瓦现对！圆柱体施加一水平向右的拉力，使之沿地面缓慢向右移动，直至小

4

球B到达C点则在该过程中（）

A.细线的拉力增大

B.工圆柱体对小球的支持力增大

4

C.地面对,圆柱体的支持力增大

4

D.地面对,圆柱体的摩擦力大小不变

4

【解析】AB.小球B的受力情况如图所示，在B缓慢沿弧面上移的过程中，细线与

竖直方向的夹角增大，,圆柱体对小球的支持力与竖直向上方向的夹角。减小，故细线的

4

拉力T减小，,圆柱体对小球的支持力N增大，A错误，B正确；

4

C.B对L圆柱体的压力M（V与N大小相等）的竖直分力大小M=Mcos仇当0减小时

4

M增大，使得地面对上圆柱体的支持力增大，C正确；

4

D.地面对上圆柱体的摩擦力大小户户（M+G）,其中G为上圆柱体的重量，可知地面对

44

工圆柱体的摩擦力增大，D错误。故选BC。

4

【答案】BC

11.（2022♦河南省南阳市高三（上）期末）如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于

墙上。点，跨过滑轮的细绳连接物块〃、b,a、6都处于静止状态.现将物块b移至c点后,

。、匕仍保持静止，下列说法中正确的是（）

A.6与水平面间的摩擦力减小

B.人受到的绳子拉力增大

C.a、6静止时，图中a、夕、。三角仍然相等

D.悬于墙上的绳所受拉力增大

【解析】A.小滑轮光滑，所以两端绳拉力7"大小相等，设6绳与水平夹角为/，根

据平衡条件可知：/=Tcos/=/n“gcos7,当物块b移至c点后，a、b仍保持静止，/变

小，所以摩擦力变大，A错误.

B.因为物体。始终静止，所以绳子拉力始终等于。的重力，所以。受到的绳子拉力：

T=nig,B错误.

C.当物块匕移至c点后，〃、b两绳的夹角变大，但由于两绳拉力大小相等，所以悬于

墙上的绳拉力大小等于4、人两绳拉力的合力，且光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上，所以悬于

墙上的绳方向一定与。、匕两绳拉力的合力，方向在一条直线上，。、6两绳拉力大小相等，

所以悬于墙上的绳方向就是。、匕两绳的夹角角平分线，所以a=£,而a与。是同位角，

所以a=/?=6,C正确.

D.当物块匕移至c点后，八6两绳的夹角变大，但由于两绳拉力大小相等，且光滑小

滑轮用细绳悬挂于墙上，所以细绳O拉力大小等于。、。两绳拉力的合力，两绳拉力大小不

变，夹角变大，所以合力变小，悬于墙上的绳所受拉力变小，D错误

【答案】C

12.（2022•四省区八校高三（下）开学考试）每逢春节，家家户户都会选择挂灯笼来烘托节

日的氛围，就连大街上也随处可见它们的身影。如图，三个灯笼由轻绳连接起来挂在灯柱上,

。为结点，轻绳OA、OB、OC长度相等，无风时三根绳拉力分别为尸A、FB、FC.其中。8、

OC两绳的夹角为。，灯笼总质量为3加，重力加速度为g。下列表述正确的是（）

A.FB一定等于机g

B.FB与Fc合力大小等于3mg

C.FA和FB大小不可能相等

D.尼与民是一对平衡力

【解析】AB.根据共点力平衡，FB与尸c合力的大小应该等于灯笼的总重量3,出，

即弓cosg+氏cos-=3mg,由于对称性可知心=外，可得用=心=且多月，无论0

2cos一

2

取何值，者I，有「=心2等，A错误，B正确；

C.当。取120。时，对。点进行受力分析，根据平衡条件和对称性可知，FA和FB大小

相等，C错误；

D.-对平衡力一定是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，而用与Fc方向不相

反，因此不是-对平衡力，D错误。故选B。

【答案】B

13.（2022•上海市杨浦区一模）歼20战斗机上安装了我国自主研制的矢量发动机，能够

在不改变飞机飞行方向的情况下通过转动尾喷口方向来改变推力的方向，使战斗机拥有优异

的飞行性能。某次飞机沿水平方向超音速匀速巡航时，空气对飞机产生的竖直向上的升力（不

含尾喷口推力）与水平阻力之比为V24。已知飞机重力为G,为使飞机实现节油巡航模式,

尾喷口产生的最小推力大小为（）

A.—GB.2屈GC.-GD.-G

1255

【解析】飞机受到重力G、发动机推力尸卜空气升力&和空气阻力/,重力的方向

竖直向下，升力尸2的方向竖直向上，空气阻力/的方向与尸2垂直，如图所示，歼-20战斗

机沿水平方向超音速匀速巡航，则有水平方向&=/；竖直方向B+&=G其中乃=宿力解

2

得Fy=G-V24f,则耳2=6+62=25/2—2V24Q+G,结合数学知识可知，当

『=答G时取得最小值，将其代入“表达式，解得式,.=0，故ABC错误，D正确。

故选D“

【答案】D

14.（2022•上海市长宁区高三（上）一模）如图所示，工人正在清洗建筑外墙，依靠固定

在屋顶的绳子保障安全。墙面对工人的作用力为Q,绳子对工人的作用力为3，不计工人

和竖直墙面之间的摩擦。当他保持同样的姿势缓慢下滑过程中，下列说法正确的是（）

A.Fi减小B减小B.Fi减小用增大

C.Fi增大F2减小D.Fi增大B增大

【解析】设绳子与墙面间的夹角为e,屋顶到人之间的绳子长度为心绳子与人的接

触点到墙之间的距离为“，当他保持同样的姿势缓慢下滑过程中，由于d不变，L增大，则

。减小，对人受力分析，如图所示，可得耳=〃?gtan6,F2=-^~,。变小，tan。变小,

cos。

cos。增大，则月、尼均减小，故A正确，BCD错误。故选A。

【答案】A

15.（2022•河南开封市高三（下）二模）如图所示，滑块放在水平地面上，左边受一轻质

弹簧的拉力作用，弹簧原长/o（/0＜力）。水平向右的拉力F拉动滑块，使滑块向右缓慢移动,

并且滑块始终没有离开地面，则在上述过程中，下列说法正确的是（）

A.弹簧弹力在水平方向的分量增大，滑块受到的摩擦力不变

B.弹簧弹力在水平方向的分量不变，滑块受到的摩擦力变小

C.弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力变小

D.弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力不变

【解析】物体受到重力、支持力、水平拉力、弹簧弹力，设某一位置时弹簧与水平方

向的夹角为。，此时弹簧的长度为/,弹簧的原长为4；竖直方向时弹簧伸长量为引，弹簧

与水平方向的夹角为。时弹簧伸长量为々，根据正交分解得：竖直方向N=fng-F：弹sine,

根据几何关系得&sin。=5•红土=h早3，其中七和4为定值，当务逐渐增大时，

%+冗220_+1

了2

竖直分量写单sin。增大，支持力N逐渐减内销，根据/=〃N,可知摩擦力减小，故C正

确，ABD错误。故选C。

【答案】C

16.（2022•辽宁省名校联盟高三（上）9月联考）歼-20战斗机安装了我国自主研制的矢量发

动机，能够在不改变飞机飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗

机获得很多优异的飞行性能。已知在歼20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航时升阻比（垂直

机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比）为岳。飞机的重力为G,使飞机实现节油巡

航模式的最小推力是（）

GGG

A.GB.--j=C•—D•—

V15164

【解析】飞机受到重力G、发动机推力F,＞升力B和空气阻力力重力的方向竖直

向下，升力尸2的方向竖直向上，空气阻力/力的方向与B垂直，如图所示，歼-20战斗机

沿水平方向超音速匀速巡航，则有水平方向工=/,竖直方向居=G,F2=屈于,

解得g=G—后/,则斤=冗2+々2=]6r—2后5+62,则观察FJ表达式为开

口向上，对称轴为/=2姮G的抛物线，即当/'=2姮G时取得最小值，将其代入人2

3232

表达式，解得片min=£，故选D。

【答案】D

17.（2022•陕西省西安市第一中学高三（上）期中）滑水运动是一项非常刺激的水上运动,

研究发现，在进行滑水运动时，水对滑板的作用力FN垂直于板面，大小