选择题(本大题共16小题,1～12每小题6分,13～16每小题7分,共100分。每小题至少一个答案正确,选不全得3分)
1.(2013·济宁模拟)关于物体的受力分解问题,下列叙述正确的是 ( )
A.斜面上的物体所受的重力,可以分解为使物体下滑的力和使物体压紧斜面的力
B.斜面上的物体所受的重力,可以分解为使物体下滑的力和物体对斜面的压力
C.水平地面上的物体受到的斜向上的拉力,可以分解为水平向前拉物体的力和竖直向上提物体的力
D.水平地面上的物体受到的斜向下的推力,可以分解为水平向前推物体的力和竖直向下压地面的力
2.如图所示,一重为8N的球固定在AB杆的上端,今用测力计水平拉球,使杆发生弯曲,此时测力计的示数为6N,则AB杆对球作用力的大小为 ( )
A.6N B.8N
C.10 N D.12N
3.(2013·广州模拟)将物体所受重力按力的效果进行分解,下列图中错误的是
( )
4.如图所示,用一根长为l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,对小球施加的最小的力是 ( )
A.mg B.mg
C.mg D.mg
5.(2013·青岛模拟)如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直。杆的下端有一个轻滑轮O。另一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角θ=30°。系统保持静止,不计一切摩擦。下列说法中正确的是 ( )
A.细线BO对天花板的拉力大小是
B.a杆对滑轮的作用力大小是
C.a杆和细线对滑轮的合力大小是G
D.a杆对滑轮的作用力大小是G
6.(2013·无锡模拟)如图甲所示,在广州亚运会射箭女子个人决赛中,中国选手程明获得亚军。创造了中国女子箭手在亚运个人赛历史上的最好成绩。那么射箭时,若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100N,对箭产生的作用力为120 N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示。弓弦的夹角应为(cos53°=0.6) ( )
A.53° B.127° C.143° D.106°
7.(2013·大连模拟)如图所示,作用于O点的三个力F1、F2、F3合力为零。F1沿-y方向,大小已知。F2与+x方向夹角为θ(θ<90°),大小未知。下列说法正确的是 ( )
A.F3一定指向第二象限
B.F3一定指向第三象限
C.F3与F2的夹角越小,则F3与F2的合力越小
D.F3的最小可能值为F1cosθ
8.(2013·桂林模拟)每年春天许多游客前往公园放风筝,会放风筝的人可使风筝静止在空中,下列四幅图中,AB线代表风筝截面,OL代表风筝线,风向水平,则风筝可能静止的是 ( )
9.(2013·青岛模拟)如图所示,滑块A与小球B用一根不可伸长的轻绳相连,且滑块A套在水平直杆上。现用大小为10N、与水平方向成30°角的力F拉B,使A、B一起向右匀速运动,运动过程中A、B保持相对静止。已知A、B的质量分别为2 kg、1 kg,重力加速度为10 m/s2,则( )
A.轻绳与水平方向的夹角θ=30°
B.轻绳与水平方向的夹角θ=60°
C.滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为
D.滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为
10.如图甲所示,在圆柱体上放一物块P,圆柱体绕水平轴O缓慢转动,从A转至
A′的过程,物块与圆柱体保持相对静止,则图乙反映的是该过程中 ( )
A.重力随时间变化的规律
B.支持力随时间变化的规律
C.摩擦力随时间变化的规律
D.合外力随时间变化的规律
11.(2013·玉林模拟)如图所示,在某同学通过滑轮组将一重物缓慢吊起的过程中,该同学对绳的拉力将(滑轮与绳的重力及摩擦不计) ( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
12.(2013·长沙模拟)如图所示,细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同,长度MO>NO,则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断) ( )
A.NO绳先被拉断
B.MO绳先被拉断
C.NO绳和MO绳同时被拉断
D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断
13.如图所示,轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上,B端用水平绳连在墙C处,在B端悬挂一重物P,在水平向右的力F缓慢拉起重物P的过程中,杆AB所受压力的变化情况是 ( )
A.变大 B.变小
C.先变小再变大 D.不变
14.春节是全世界华人的重大节日,节日里有挂红灯笼的传统,如图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A、B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长度相等,拉力分别为FA、FB,灯笼受到的重力为G。下列表述正确的是 ( )
A.FA可能小于G
B.FA与FB大小相等
C.FA与FB是一对平衡力
D.FA与FB大小之和等于G
15.如图所示,作用在滑块B上的推力F=100N,若α=30°,装置重力和摩擦力均不计,则工件上受到的压力为 ( )
A.100 N B.100N
C.50 N D.200 N
16.(能力挑战题)如图所示,A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,可沿固定的圆弧形轨道移动。B固定不动,通过光滑铰链连接长为0.3m的轻杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。始终保持杆水平,绳与杆的夹角∠AOB用θ表示。用另一绳在O点悬挂一个钩码,两个传感器的读数用F1、F2表示。移动传感器A改变θ,F1、F2的数值相应地发生变化,如表所示,(g=10m/s2)则 ( )
F1 1.001 0.580 … 1.002 … F2 -0.868 -0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … A.A传感器对应的表中力F1
B.B传感器对应的表中力F1
C.钩码质量为0.05 kg
D.钩码质量为0.2 kg
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答案解析
1.【解析】选A、C。力的分解一般按力的作用效果进行分解,斜面上物体的重力有促使物体压紧斜面的效果和促使物体沿斜面下滑的效果,选项A正确;斜向上的拉力有水平向前拉物体的效果和竖直向上提物体的效果,选项C正确。力的分解不改变力的性质和受力物体,故B、D均错。
2.【解析】选C。球受竖直向下的重力、测力计水平向右的拉力和杆的弹力作用,重力和拉力的合力与杆的弹力等大、反向,故AB杆对球作用力的大小为N=10N,C正确。
3.【解析】选C。A项中物体重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力G1
和沿斜面向下使物体向下滑的分力G2;B项中物体的重力分解为沿两条细绳使细
绳张紧的分力G1和G2,A、B项图画得正确。C项中物体的重力应分解为垂直于两接触面使物体压紧两接触面的分力G1和G2,故C项图画错。D项中物体的重力分解为水平向左压紧墙的分力G1和沿绳向下使绳张紧的分力G2,故D项图画得正确。
4.【解析】选C。将mg在沿绳方向与施加的力的反方向分解,如图所示,所以施加的力与F1等大反向即可使小球静止,故Fmin=mgsin30°=mg,故C正确。
5.【解析】选D。细线对天花板的拉力等于物体的重力G;以滑轮为对象,两段细线的拉力都是G,互成120°,因此合力大小是G,根据共点力平衡,a杆对滑轮的作用力大小也是G(方向与竖直方向成60°角斜向右上方);a杆和细线对滑轮的合力大小为零,故A、B、C均错,D正确。
6.【解析】选D。弓弦拉力合成如图所示,由几何知识得
所以=53°
可得α=106°。故D正确。
【总结提升】求解力的合成的一般步骤
(1)明确研究对象,分析其受力情况。
(2)根据平行四边形定则准确画出两个共点力的合力。
(3)若为多个共点力,可依次合成。
(4)用三角形知识进行求解或比较。
7.【解析】选D。因F1、F2、F3的合力为零,故F3应与F2、F1的合力等大反向,故F3可能在第二象限,也可能在第三象限,A、B均错;F3、F2的合力与F1等大反向,而F1大小、方向均已知,故F3与F2的合力与其夹角大小无关,C错;当F3与F2垂直时,F3最小,其最小值为F1cosθ,D正确。
8.【解析】选C。风筝要静止在天空,风筝所受的重力、风对风筝的作用力、风筝线的拉力这三个力的合力应该为零,即三个力可以组成闭合三角形,对各选项情况进行受力分析可知只有C项情况可能使风筝静止。
9.【解析】选A、D。设轻绳的拉力大小为FT,小球B共受三个力作用,其受力如图所示,由平衡条件知
水平方向:Fcos30°=FTcosθ
竖直方向:
Fsin30°+FTsinθ=mBg
将F=10N,mB=1kg代入得:
θ=30°,FT=10N,故A正确,B错误;对滑块A受力分析,由平衡条件知
FTcos30°=Ff
FN=mAg+FTsin30°
Ff=μFN
以上三式联立得μ=,故C错、D正确。
10.【解题指南】解答本题可按如下思路分析:
受力分析→正交分解→由平衡条件列方程→
根据重力与支持力方向的夹角变化判断
【解析】选B。在圆柱体缓慢转动的过程中,物块P的重力是定值,不随时间发生变化,A错误;物块P受三个力的作用,竖直向下的重力mg,沿半径指向外的支持力FN,沿切线方向的静摩擦力Ff,因圆柱体缓慢移动,所以物块P在任意位置所受合力为零,D错误;对三力正交分解,设重力mg与支持力FN方向所夹锐角为θ,则FN=mgcosθ,Ff=mgsinθ,从A转至A′的过程中,θ先减小后增大,所以FN先增大后减小,Ff先减小后增大,B正确,C错误。
11.【解析】选A。当重物缓慢吊起时,两绳间夹角逐渐增大,其合力与重物的重力等大,即合力不变,所以绳的拉力逐渐增大,A项正确。
12.【解析】选A。作出力分解的平行四边形如图所示:
由于MO>NO,所以α>β,由四边形的两个邻边的长短可以知道FNO>FMO,所以在G增大的过程中,绳NO先断,A正确。
13.【解析】选D。根据力的合成与分解可知,CB绳的拉力增大,BP绳的拉力也增大,但杆与竖直方向的夹角不变,杆所受压力沿竖直方向的分力始终与重物的重力大小相等,故杆所受压力不变,D正确。
14.【解析】选A、B。由A、B两点等高,AO、BO等长可知,AO绳与BO绳两力对称,B选项正确;若两绳间的夹角θ=120°,FA=FB=G;当θ<120°时:FA=FB120°时:FA=FB>G,故A选项正确;这两个力的矢量和与重力是平衡力,C选项错误;这两个力不是大小之和而是矢量之和等于G,D选项错误。
15.【解析】选B。对B进行受力分析,如图甲所示,得F2==2F;对上部分进行受力分析,如图乙所示,其中F2′=F2,得FN=F2′·cos30°=100N,故B正确。
16.【解析】选A、C。设钩码对点O产生竖直向下的拉力为F,当θ为锐角时,该力作用在O点产生两个效果,一个是沿AO方向拉细绳,另一个则是沿OB方向压杆,而当θ为钝角时,F对细绳和杆都产生拉力,所以A传感器对应的是表格中的力F1,A项正确,B项错误。如图为θ=30°时力F的分解示意图,由图可知,mg=F1cos60°,故m==0.05kg,C项正确,D项错误。
【变式备选】如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态。m与M相接触边与竖直方向的夹角为α,若不计一切摩擦,则下列说法中正确的是 ( )
A.质量为M的正方体受3个力的作用
B.质量为m的正方体受3个力的作用
C.水平面对正方体M的弹力大小为Mg
D.墙面对正方体m的弹力大小为
【解析】选B、D。对正方体m进行受力分析如图所示,共受3个力,把FN2沿水平方向和竖直方向分解有:
FN2sinα=mg,FN2cosα=FN1,可判断B、D正确;以两个正方体所组成的系统为研究对象,竖直方向上系统受到向上的支持力和向下的重力,整体处于静止状态,所以水平面对正方体M的弹力大小为(M+m)g,所以C错误;对正方体M进行受力分析可判断M受4个力作用,故A错误。
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