2022年高考物理热点题型和提分秘籍专题力的合成与分解.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【高频考点解读】1.会用平行四边形定就、三角形定就进行力的合成与分解 . 2.会用正交分解法进行力的合成与分解【热点题型】题型一力的合成问题例 1如图 2-3-3 所示,有 5 个力作用于同一点O,表示这 5 个力的有向线段恰构成一个正六边形的两邻边和三条对角线,已知F110 N,求这 5 个力的合力大小 图 2-3-3 A50 N B30 N C20 N D10 N 【提分秘籍】1共点力合成的常用方法1作图法：从力的作用点起,按同一标度作出两个分力F1和 F2的图示,再以F1 和 F2 的图示为邻边作平行四边形,画出过作用点的对角线,量出对角线的长度,运算出合力的大小,量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向 如图 2-3-1 所示 ；图 2-3-1 2运算法：几种特别情形的共点力的合成；名师归纳总结 类型作图合力的运算第 1 页,共 16 页相互垂直FF12F 2 2tan F 1 F 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 两力等大,学习好资料欢迎下载F2F 1cos 2夹角为 F 与 F 1夹角为 2从第一两力等大合力与分力等大且夹角 120°3力的三角形定就：将表示两个力的图示或示意图 保持原先的方向依次首尾相接,个力的作用点, 到其次个力的箭头的有向线段为合力；如图 2-3-2 甲、乙所示；图 2-3-2 2合力的大小范畴 1两个共点力的合成 |F 1F2| F合F 1F2平行四边形定就与三角形定就的关系即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两力反向时,合力最小,为 |F1F2|,当两力同向时,合力最大,为 F 1F2；2三个共点力的合成三个力共线且同向时,其合力最大,为 F 1F 2F3；任取两个力, 求出其合力的范畴,假如第三个力在这个范畴之内,就三个力的合力最小值为零；假如第三个力不在这个范畴内,就合力最小值等于最大的力减去另外两个力；【举一反三】如图 2-3-4 所示,一个 “ Y”形弹弓顶部跨度为 L,两根相同的橡皮条自由长度均为 L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮 长度不计 做成裹片； 如橡皮条的弹力与形变量的关系满意胡克定律,且劲度系数为 k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为 2L弹性限度内 ,就发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为 图 2-3-4 名师归纳总结 AkLB2kL第 2 页,共 16 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C3 2 kL学习好资料D欢迎下载15 2 kLL解析：选 D发射弹丸瞬时两橡皮条间的夹角为2,就 sin 2L1 4,cos 1sin215 4；发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为F合2Fcos ；FkxkL,故 F合2kL·15 4152 kL,D 正确；题型二力的分解问题例 2、如图 2-3-6,墙上有两个钉子 a 和 b,它们的连线与水平方向的夹角为 45°,两者的高度差为 l；一条不行伸长的轻质细绳一端固定于 a 点,另一端跨过光滑钉子 b 悬挂一质量为m1的重物；在绳上距 a 端l 2的 c 点有一固定绳圈；如绳圈上悬挂质量为 m2 的钩码,平稳后绳的 ac 段正好水平,就重物和钩码的质量比 m1m2为 图 2-3-6 名师归纳总结 A5 B2 2 第 3 页,共 16 页C5D2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料ll欢迎下载5 2；衡得 m1gcos m2g；由几何关系得cos 2,联立解得m1 m22l 2答案： C 【提分秘籍】1按作用成效分解力的一般思路2正交分解法1定义：将已知力按相互垂直的两个方向进行分解的方法；2建立坐标轴的原就：一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和简单分解力为原就 即尽量多的力在坐标轴上 为坐标轴建立坐标系；图 2-3-5 ；在动力学中,习惯以加速度方向和垂直加速度方向名师归纳总结 3方法：物体受到多个力作用F1、F2、F3 求合力 F 时,可把各力沿相互垂直的x 轴、 y第 4 页,共 16 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载轴分解；x 轴上的合力：Fx Fx1Fx2 Fx3y 轴上的合力：Fy Fy1Fy2 Fy3合力大小： FF x 2F y 2合力方向：与 x 轴夹角设为 ,就 tan Fy Fx；【举一反三】多项 如图 2-3-7 所示,固定的半球面右侧是光滑的,左侧是粗糙的,O 点为球心, A、B 为两个完全相同的小物块 可视为质点 ,小物块 A 静止在球面的左侧,受到的摩擦力大小为F1,对球面的压力大小为 N1；小物块 B 在水平力 F 2作用下静止在球面的右侧,对球面的压力大小为 N2,已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为 ,就 图 2-3-7 AF1F2cos 1 BF 1F 2sin 1 CN1N2cos 21 DN1N2sin 21 解析：选 AC 将物块 A 的重力沿半径和切面方向分解,可得：F 1mgsin ,N1mgcos ,将 F2 沿半径方向和切面方向分解,由平稳条件可得：N2,解得： F2mgtan N2 mg cos 故有： F1F 2cos 1 N1 N2cos 21,A、C 正确；题型三对称法解决非共面力问题F 2cos mgsin ,F 2sin mgcos 例 3、如图 2-3-10 所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为 m 的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成 30°角,就每根支架中承担的压力大小为 图 2-3-10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - A1 3mg学习好资料B2 3mg欢迎下载C3 6 mgD2 3 9 mg【提分秘籍】在力的合成与分解的实际问题中,常常遇到物体受四个以上的非共面力作用处于平稳状态的情形,解决此类问题时要留意图形结构的对称性特点,结构的对称性往往对应着物体受力的对称性,即某些力大小相等,方向特点相同等；【举一反三】跳伞运动员打开伞后经过一段时间,将在空中保持匀速降落；已知运动员和他身上装备的总重力为 G1,圆顶形降落伞伞面的重力为 G2,8 条相同的拉线 拉线重量不计 匀称分布在伞面边缘上,每根拉线和竖直方向都成 30°角；那么每根拉线上的张力大小为 图 2-3-11 A3G1 1230°,由物体的平稳B.3G1G212CG1G2 8D.G1 4解析：选 A设每根拉线上的张力大小为F,F 与竖直方向的夹角均为条件可得： 8Fcos 30 °G1,F3 12 G1,A 正确；题型四绳上的 “ 死结 ” 和“ 活结 ” 模型名师归纳总结 例 4、如图 2-3-12 甲所示,细绳AD 跨过固定的水平轻杆BC 右端的定滑轮挂住一个质量为第 6 页,共 16 页M 1的物体, ACB30°；图乙中轻杆HG 一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G 通过细绳EG 拉住, EG 与水平方向也成30°,轻杆的 G 点用细绳 GF 拉住一个质量为M 2的物体, 求：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载图 2-3-12 1细绳 AC 段的张力 F TAC与细绳 EG 的张力 FTEG之比；2轻杆 BC 对 C 端的支持力；3轻杆 HG 对 G 端的支持力；2图甲中,三个力之间的夹角都为120°,依据平稳规律有F NCFTACM1g,方向与水平方向成 30°,指向右上方；3图乙中, 依据平稳方程有 F TEGsin 30°M 2g,FTEGcos 30°FNG,所以 FN GM2gcot 30°3M 2g,方向水平向右；答案： 1 M 1 2M 22M 1g 方向与水平方向成 30°指向右上方 3 3M 2g,方向水平向右【提分秘籍】1“ 死结 ”可懂得为把绳子分成两段,且不行以沿绳子移动的结点；“ 死结 ”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结 ” 分开的两段绳子上的弹力不肯定相等；2“ 活结 ”可懂得为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点；“活结 ”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的；绳子虽然因 “ 活结 ” 而弯曲, 但实际上是同一根绳,所以由“ 活结 ” 分开的两段绳子上弹力的大小肯定相等,角的平分线；【举一反三】两段绳子合力的方向肯定沿这两段绳子夹如图 2-3-14 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为30°；系统保持静止,不计一切摩擦；下名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 列说法中正确选项 学习好资料欢迎下载图 2-3-14 A细线 BO 对天花板的拉力大小是G 2GBa 杆对滑轮的作用力大小是G 2Ca 杆和细线对滑轮的合力大小是Da 杆对滑轮的作用力大小是G【高考风向标】12022 ·海南 ·5如图 10,一不行伸长的光滑轻绳,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,平稳后,物体上升 L.就钩码的质量为 图 10 A.2 2 MB.3 2 M3MC. 2MD.【答案】 D 22022 ·重庆 · 1如图 11 所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角名师归纳总结 .如此人所受重力为G,就椅子各部分对他的作用力的合力大小为 第 8 页,共 16 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载图 11 AGBGsinC GcosDGtan【答案】 A 【解析】椅子各部分对人的作用力的合力与重力 G 是平稳力,因此选项 A 正确32022 ·上海 ·6已知两个共点力的合力的大小为 50N,分力 F1的方向与合力 F 的方向成 30°角,分力 F 2 的大小为 30N就 AF1的大小是唯独的 BF 2的方向是唯独的CF 2有两个可能的方向 DF 2 可取任意方向【答案】 C 【解析】由 F 1、 F2 和 F 的矢量三角形图可以看出：当 F2F 20 25N 时, F 1的大小才是唯独的,F2 的方向也是唯独的因 F230N> F2025N,所以 F 1 的大小有两个,即 F1和 F 1,F2 的方向有两个,即 F 2的方向和 F 2的方向,应选项A、B、D 错误,选项 C 正确4风洞是进行空气动力学试验的一种重要设备一次检验飞机性能的风洞试验示意图如图12 所示, AB 代表飞机模型的截面,OL 是拉住飞机模型的绳已知飞机模型重为 G,当飞机模型静止在空中时,绳恰好水平,此时飞机模型截面与水平面的夹角为 ,就作用于飞机模型上的风力大小为 图 12 A. G cosBGcosGC. sinDGsin【答案】 A 【解析】 作用于飞机模型上的风力F 垂直于 AB 向上,风力 F 的竖直分力等于飞机模型的重名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料力,即 FcosG,解得 FG,A 正确cos欢迎下载【高考押题】1一物体受到三个共面共点力 F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图1 所示 小方格边长相等 ,就以下说法正确选项图 1 A三力的合力有最大值 F1F2F3,方向不确定B三力的合力有唯独值 3F 3,方向与 F3同向C三力的合力有唯独值 2F 3,方向与 F3同向D由题给条件无法求出合力大小2多项 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3 3 F,方向未知,就 F 1 的大小可能是 3F 3FA3 B22 3FC3 D3F解析：选 AC 如下列图,因 F 23 F Fsin 30 3,故 F1的大小有两种可能情形,由 FF 2 2F 26 F,即 F1 的大小分别为 3Fcos 30 ° F 和 Fcos 30 ° F,即 F1 的大小分别为 3 F 和2 3 F,AC 正确；33两个共点力 F 1、F2大小不同,它们的合力大小为 F,就 AF1、F2同时增大一倍,F 将增大两倍BF 1、F2同时增加 10 N,F 也增加 10 N 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载CF 1增加 10 N, F2削减 10 N ,F 肯定不变D如 F1、F2中的一个增大,F 不肯定增大解析：选 DF 1、F2 同时增大一倍,F 也增大一倍,选项 A 错误； F1、F2 同时增加 10 N,F不肯定增加 10 N ,选项 B 错误； F 1 增加 10 N,F 2 削减 10 N,F 可能变化,选项 C 错误；如 F1、F 2中的一个增大,F 不肯定增大,选项 D 正确；4多项 人们在设计秋千的时候第一要考虑的是它的安全牢靠性；现一个秋千爱好者设计一个秋千, 用绳子安装在一根横梁上,如图 2 所示, 图中是设计者设计的从内到外的四种安装方案,一个重为G 的人现正坐在秋千上静止不动,就以下说法中正确选项 图 2 A从安全的角度来看,四种设计的安全性相同B从安全的角度来看,设计 1 最为安全C每种设计方案中两绳拉力的合力是相同的D如方案 4 中两绳夹角为 120°,就每绳受的拉力大小为 G5如图 3 所示,光滑斜面倾角为 30°,轻绳一端通过两个滑轮与 A 相连,另一端固定于天花板上,不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量；已知物块A 的质量为 m,连接 A 的轻绳与斜面平行,挂上物块B 后,滑轮两边轻绳的夹角为90°, A、B 恰保持静止,就物块B 的质量为 图 3 名师归纳总结 A2 2 mB2m第 11 页,共 16 页CmD2m- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载6.如图 4 所示,一个物体由绕过定滑轮的绳子拉着,分别用图中所示的三种情形拉住物体静止不动；在这三种情形下,如绳子的张力分别为FT1、F T2、FT3,定滑轮对轴心的作用力分别为 F N1、 FN2、F N3,滑轮的摩擦、质量均不计,就 图 4 AFT1FT2FT3,FN1FN2FN3BF T1>F T2>FT3,FN1FN2FN3CF T1FT2 FT3,FN1FN2FN3DFT1<F T2<FT3,FN1<FN2<F N3解析：选 A 物体静止时绳子的张力等于物体重力的大小,所以 FT1F T2F T3mg；方法一：用图解法确定 FN1、FN2、FN3 的大小关系；与物体连接的这一端,绳子对定滑轮的作用力 F T 的大小也为 mg,作出三种情形下的受力示意图,如下列图, 可知 FN1 FN2F N3,应选项 A 正确；方法二：用理论法确定F N1、F N2、 FN3 的大小关系；已知两个分力的大小,两分力的夹角名师归纳总结 越小,合力越大,所以F N1F N2 FN3,应选项 A 正确；第 12 页,共 16 页7将物体所受重力按力的成效进行分解,以下图5 中错误选项 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载图 5 8如图 6 所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B,A 悬挂起来, B 穿在一根竖直杆上,两物体均保持静止,不计绳与滑轮、B 与竖直杆间的摩擦,已知绳与竖直杆间的夹角为 ,就物体 A、B 的质量之比 mAmB 等于 图 6 Acos 1 B1cos Ctan 1 D 1sin 解析：选 B细绳的拉力FmAg,物体 B 平稳,就拉力F 在竖直方向的分力等于物体B 的重力,即 Fcos mBg,即 mAmB1cos ；B 正确；9.水平地面上有一木箱,木箱与地面间的动摩擦因数为 01；现对木箱施加一拉力 F,使木箱做匀速直线运动；设 F 的方向与水平地面的夹角为 ,如图 7 所示,在 从 0 逐步增大到 90°的过程中,木箱的速度保持不变,就 图 7 名师归纳总结 AF 先减小后增大BF 始终增大第 13 页,共 16 页CF 始终减小DF 先增大后减小- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载10.如图 8 所示,起重机将重为 G 的重物匀速吊起, 此时四条钢索与竖直方向的夹角均为 60°,就每根钢索中弹力大小为 图 8 G 3GA4 B6C3G4 DG 2解析：选 D 设钢索中张力大小为 F,由对称性可知,四条钢索中弹力大小相同,由平稳条件可得： 4Fcos 60 °G,得 FG 2；D 正确；11如图 9 为一位于墙角的光滑斜面,其倾角为 45°,劲度系数为 k 的轻质弹簧一端系在质量为 m 的小球上,另一端固定在墙上,弹簧水平放置,小球在斜面上静止时,就弹簧的形变量大小为 图 9 名师归纳总结 Amg kB3mg3mg第 14 页,共 16 页2kC3mgD3kk- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载12.如图 10 所示,一根不行伸长的轻绳穿过轻滑轮,两端系在高度相等的 A、B 两点,滑轮下挂一物体,不计轻绳和轻滑轮之间的摩擦；现让B 缓慢向右移动,就以下说法正确选项 图 10 A随着 B 向右缓慢移动,绳子的张力减小B随着 B 向右缓慢移动,绳子的张力不变C随着 B 向右缓慢移动,滑轮受绳 AB 的合力变小D随着 B 向右缓慢移动,滑轮受绳 AB 的合力不变解析：选 D 随着 B 向右缓慢移动,AB 绳之间夹角逐步增大,而滑轮所受绳 AB 的合力始终等于物体的重力,保持不变,故绳子的张力逐步增大,D 正确；13两物体 M、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图 11 所示,OA、OB 与水平面的夹角分别为 30°、60°,M 、m 均处于静止状态；就 图 11 A绳 OA 对 M 的拉力大小大于绳 OB 对 M 的拉力B绳 OA 对 M 的拉力大小等于绳 OB 对 M 的拉力Cm 受到水平面的静摩擦力大小为零Dm 受到水平面的静摩擦力的方向水平向左解析：选 D 设绳 OA 对 M 的拉力为 FA,绳 OB 对 M 的拉力为 FB,由 O 点合力为零可得：FA·cos 30 °FB·cos 60 °即 3F AFB,故 A 、B 均错误；因 FBF A,物体 m 有向右滑动的趋势, m 受到水平面的摩擦力的方向水平向左,D 正确, C 错误；14如图 12 所示,两个相同的光滑小球甲和乙放在倾角为45°的斜面上,被一固定在斜面名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载F1,斜面对上的竖直挡板拦住,设每个小球的重力大小为G,甲球对乙球的作用力大小为乙球的作用力大小为F 2,就以下结论正确选项 图 12 AF1F2BGF 1M、倾角为 的斜面体 斜面光滑且足够长放在粗糙的水平地面CGF 1DF 1F215如图 13 所示,质量为上,底部与地面的动摩擦因数为 ,斜面顶端与劲度系数为 k、自然长度为 L 的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为 m 的物块；压缩弹簧使其长度为 34L 时将物块由静止开头释放,且物块在以后的运动中,斜面体始终处于静止状态；重力加速度为 g；求物块处于平稳位置时弹簧的长度；图 13 解析：设物块在斜面上平稳时,弹簧伸长量为此时弹簧的长度为 答案： Lmgsin kLmgsin k L,有 mgsin kL0,解得 Lmgsin k名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 16 页