高考物理一轮复习考点练习：力的合成与分解

力的合成与分解基础巩固1.三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们合力F的大小,下列说法正确的是 ()A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一个力大C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零2.[2024·湖北荆州模拟]四个小朋友玩“东西南北跑比赛”,他们被围在一个弹力圈中,从中心向外沿各自的方向移动,去拿外围的游戏道具,谁先拿到谁就能赢得比赛.某时刻四个小朋友处于如图所示的僵持状态,则此时受到弹力圈的弹力最小的是()A.1号小朋友B.2号小朋友C.3号小朋友D.4号小朋友3.[2025·河北唐山模拟]班级活动中,物理老师提出一个方案,每位同学从一副扑克牌中随机抽取三张牌,牌上的数字代表力的大小,若三个力的合力可以为0,则该同学表演节目.有四位同学抽取的牌上的数字分别如下,请判断需要表演节目的同学是 ()A.2,5,8 B.3,3,9C.6,6,6D.4,5,104.[2021·广东卷]唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力.设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示.忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是 ()A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力5.[2025·重庆沙坪坝区模拟]“八字刹车”是滑雪的减速技术,其滑行时的滑行姿态,如图甲所示,左边雪板的受力情况可简化为图乙.雪板与水平雪面成β角,雪面对雪板的总作用力大小为F,方向可认为垂直于雪板所在平面ABCD.则其水平方向上的分力大小为 ()A.Fsinβ B.Fcosβ C.Ftanβ D.F综合提升6.[2025·江苏苏州一中模拟]佑护航天员平安返回的“生命之伞”,为我国载人航天任务作出了突出贡献.在某次神舟飞船竖直匀速返回地面过程中,假设返回舱重力为G1(不计它受到的空气阻力),降落伞重力为G2,有96根相同的拉线与返回舱相连,另一端均匀分布在伞的边缘,每根拉线和竖直方向都成30°角,则每根拉线上的张力大小为 ()A.G148 B.C.G1+G2487.[2025·福建宁德一中模拟]某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1N的力),该物体所受的合外力大小正确的是 ()A.甲图中物体所受的合外力大小等于5NB.乙图中物体所受的合外力大小等于4NC.丙图中物体所受的合外力大小等于3ND.丁图中物体所受的合外力大小等于2N8.[2025·山东青岛模拟]重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则()A.当θ=60°时,运动员的右侧手臂对身体的支持力大小为GB.当θ=60°时,运动员的右侧手臂对身体的支持力大小为GC.当θ=90°时,运动员的左侧手臂对身体的支持力大小为2GD.当θ=120°时,运动员的左侧手臂对身体的支持力大小为G9.[2025·云南昆明模拟]已知F1和F2两个力的图示如图所示,下列说法错误的是 ()A.若F1是F2的一个分力,则另一个分力只存在一种情况B.若F1是F2的一个分力,则另一个分力的方向应该由C指向BC.若将F1、F2进行合成,则合成之后的合力大小与F1、F2的大小无关D.若将F1、F2进行合成,有且仅有一种情况出现10.[2025·山东日照模拟]如图所示,一个物体在xOy平面内受到F1、F2两个力的作用,F1的大小为20N,方向与x轴正方向的夹角为37°,F2的方向沿着x轴负方向(图中未画出).已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.若F1、F2的合力与y轴正方向的夹角为37°,则F2的大小可能为 ()A.30N B.25N C.15N D.6N11.[2025·湖南岳阳模拟]汽车内常备的“菱形千斤顶”如图所示,现逆时针摇动手柄,使螺旋杆转动(螺旋杆始终保持水平),A、B间距离变小,重物就被缓慢顶升起来,反之则可使重物下降.若重物重力为G,AB与AC之间的夹角为θ,不计千斤顶杆件自重,则以下判断正确的是()A.AC杆的弹力大小为GB.螺旋杆AB的拉力大小为GC.AC杆的弹力大小为GD.螺旋杆AB的拉力大小为Gtanθ12.[2025·浙江杭州模拟]一重力为G的圆柱体工件放在V形槽中,如图甲所示,槽顶角α=60°,槽的两侧面与水平方向的夹角相等,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(如图乙所示)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,如图丙所示,且保证工件对V形槽两侧面的压力大小相等,发现工件能自动沿槽下滑,求此时工件所受槽的摩擦力大小.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)拓展挑战13.有三个力F1、F2、F3作用于同一点O,并在同一平面内互成120°角.求:(要求写出求解过程,通过画图加表达式或写出足够清楚的文字说明)(1)若三个力大小都为10N,如图甲所示,求它们的合力;(2)第(1)问中,将F1顺时针旋转120°,求它们的合力的大小和方向;(3)若三个力大小分别为10N、40N、70N,如图乙所示,求它们的合力的大小和方向.

答案解析1.C[解析]三个大小分别是F1、F2、F3的共点力合成后的最大值一定等于F1+F2+F3,但最小值不一定等于零,只有当某一个力的大小在另外两个力的合力范围内时,这三个力的合力才可能为零,选项A错误;合力可能比三个力都大,也可能比三个力都小,选项B错误;合力能够为零的条件是三个力的矢量箭头能组成首尾相接的三角形,任意两个力的和必须大于第三个力,选项D错误,C正确.2.C[解析]弹力圈上的力可近似为大小处处相等,弹力圈对3号小朋友的张角最大,根据平行四边形定则可知合力最小,故选C.3.C[解析]因2N和5N的合力范围在3~7N,而8N不在合力范围之内,则合力不可能为零;因3N和3N的合力范围在0~6N,而9N不在合力范围之内,则合力不可能为零;因6N和6N的合力范围在0~12N,而6N在合力范围之内,则合力可能为零;因4N和5N的合力范围在1~9N,而10N不在合力范围之内,则合力不可能为零,故选C.4.B[解析]对曲辕犁,力F在水平方向及竖直方向的分力分别为F1x=Fsinα、F1y=Fcosα,对直辕犁,力F在水平方向及竖直方向的分力分别为F2x=Fsinβ、F2y=Fcosβ,因α<β,故F1x<F2x,F1y>F2y,故A错误,B正确;耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对作用力和反作用力的关系,它们大小相等,故C、D错误.5.A[解析]将F分解在水平方向和竖直方向,则F与竖直方向的夹角为β,则F水平方向上的分力大小为Fsinβ,故选A.6.B[解析]对每一根拉线的拉力正交分解,竖直方向的分力Fy=FTcos30°,对返回舱,竖直方向列平衡方程有96FTcos30°=G1,解得FT=G1483=3G7.A[解析]甲图中,水平方向合力大小为Fx=F1-F3=4N-1N=3N,所以合外力大小为F=Fx2+F22=32+42N=5N,故A正确;乙图中,水平方向合力大小为Fx=F1x-F3x=3N-3N=0,竖直方向合力大小为Fy=F2+F1y+F3y=2N+1N+2N=5N,所以合外力大小为F=Fy=5N,故B错误;丙图中,F2与F3的合力等于F1,所以三个力的合力大小为F=2F1=6N,故C错误;8.D[解析]对运动员受力分析,根据力的分解可知当θ=60°时,有2Fcos30°=G,解得运动员的右侧手臂对身体的支持力大小为F=33G;当θ=90°时,有2F'cos45°=G,解得运动员的左侧手臂对身体的支持力大小为F'=22G;当θ=120°时,有2F″cos60°=G,解得运动员的左侧手臂对身体的支持力大小为F″=G,故选9.C[解析]已知F2为合力,F1为其中一个分力,则另外一个分力的大小、方向有且仅有一种情况,A正确;若F1是F2的一个分力,由三角形法则可知两分力要顺连,则另一个分力F3应该由C指向B,B正确;已知F1、F2为分力,将它们合成,则合力F的大小与F1、F2满足以下规律F2=F12+F22+2F1F2cosα(α为F1与F2所形成的夹角),合力F的大小与F1、F2的大小有关,C错误;若将F1、F2进行合成,10.B[解析]根据题意F1、F2的合力与y轴正方向的夹角为37°,有两种情况,第一种情况夹角在y轴正方向右边,则F1sin37°=F合cos37°,代入得F合=15N,由几何关系知F2=F1cos37°-F合sin37°=7N,第二种情况夹角在y轴正方向左边,则F1sin37°=F合'cos37°,代入得F合'=15N,由几何关系知F合'F2'=sin37°,代入得F2'=25N,由此可知F2可能为7N或2511.B[解析]根据题意,“菱形千斤顶”C点受到的压力F沿两臂分解,如图甲所示,根据对称性可知,两臂受到的压力大小相等,根据几何关系可得2F1sinθ=G,AC杆的弹力大小为F1=G2sinθ,故A、C错误;对“菱形千斤顶”A点受力分析如图乙,由平衡条件得F=2F1cosθ=Gtanθ,故B12.(1)0.5G(2)0.4G[解析](1)分析圆柱体工件的受力可知,沿轴线方向受到的拉力F等于两个侧面对圆柱体工件的滑动摩擦力之和,将工件的重力进行分解,如图所示,由平衡条件可得G=F1=F2则F=μF1+μF2=0.5G(2)把整个装置倾斜,则重力沿压紧两侧的斜面的分力F1'=F2'=Gcos37°=0.8G此时工件所受槽的摩擦力大小Ff'=μF1'+μF2'=0.4G13.(1)0(2)103N水平向右(3)303N与水平方向成60°角斜向右下方[解析](1)先合成F1、F2,根据力的平行四边形定则与几何关系可得F12=2F1cos120°2=F1=10如图甲所示,方向竖直向上,又F1、F2的合力与F3等大反向,所以F1、F2、F3的合力等于0(2)将F1顺时针旋转120°,以水平方向为x轴,竖直方向