2019-2020版物理新突破人教必修一练习题：第三章 4 力的合成+Word版含解析
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4力的合成
基础巩固
1下列关于分力与合力的说法中,正确的是()
A.分力与合力同时作用在同一个物体上,所以它们都是物体受到的力
B.合力的大小一定大于每一个分力的大小
C.合力的大小可能小于其中一个分力的大小
D.两个分力夹角不变,其中一个分力变大,则合力一定变大
解析:合力与分力是等效替代的关系,合力与分力不能同时存在,选项A错误;合力可以大于、小于或
等于分力,选项B错误,C正确;如果两个分力方向相反,当一个分力变大时,合力可能变小,选项D错误。
答案:C
2两个共点力,一个力F1=40 N,另一个力为F2,它们的合力F=100 N,则F2的大小可能是()
A.20 N
B.40 N
C.80 N
D.160 N
解析:F1和F2两个力的合力范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,判断可知选项C正确。
答案:C
3如图所示,有一只重力为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行。
在此过程中,蜻蜓受到空气对它作用力的方向是()
A.a方向
B.b方向
C.c方向
D.d方向
答案:A
4(多选)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示,已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为θ,水和水桶的总重力为G,则下列说法正确的是()
A.当θ=120°时,F=G
B.不管θ为何值,F
C.当θ=0°时,F
D.θ越大F越小
解析:由力的合成可知,两分力相等时,θ=120°,F合=F分=G;θ=0°,F分合故选项A、C正确,B 错误。
θ越大,在合力一定时,分力越大,故选项D错误。
答案:AC
5如图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形(顶角为直角),下列四个图中,这三个力的合力最大的是()
解析:A选项中F2和F1构成的平行四边形的对角线正好和F3重合,即合力的大小为F3,方向与F3同向,则F1、F2、F3三个力的合力为2F3;同样的方法,B选项中可以求得合力为零;C选项中可以求得合
力为2F1;D选项中可以求得合力为2F2,又因为图中线段的长短表示力的大小,所以位于斜边上的F1最大。
答案:C
6物体受到两个方向相反的力的作用,两力F1和F2的大小分别为5 N、10 N。
现保持F1不变,将F2从10 N逐渐减小到0。
在此过程中,它们的合力大小的变化情况是()
A.逐渐变小
B.逐渐变大
C.先变小,后变大
D.先变大,后变小
解析:当5 N<F2≤10 N时,两个力的合力F=F2-F1,F2减小时,合力F减小;当0≤F2≤5 N时,两个力的合力F=F1-F2,F2减小时,合力F增大。
故两个力的合力是先变小,后变大。
答案:C
7有两个大小恒定的共点力,它们的合力大小F与两力之间夹角θ的关系如图所示,则这两个力的大小分别是 ()
A.6 N和3 N
B.9 N和3 N
C.9 N和6 N
D.12 N和6 N
解析:设两个力分别为F1、F2(F1>F2)。
由题图可知,F1-F2=6 N,F1+F2=12 N,解得F1=9 N,F2=3 N。
答案:B
8某同学做探究求合力的方法的实验时,进行了如下操作。
(1)他的实验步骤是:
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;
C.用两只弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两只弹簧测力计的示数;
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示;
F.比较力F'与F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。
上述步骤中:①有重要遗漏的步骤的序号是和;②遗漏的内容分别是
和。
(2)他根据测量结果在白纸上画出如图所示的图(F与AO共线),图中是F1与F2合成的理论值;是F1与F2合成的实际值。
解析:(1)力的合成遵循平行四边形定则,力的图示法可以表示出力的大小、方向和作用点,因而要表示出分力,必须先测量出其大小和方向,故步骤C中遗漏的内容为记下两条细绳的方向;合力与分力是一种等效替代的关系,替代的前提是等效,实验中合力与分力一定产生相同的形变效果,故步骤E中遗漏的内容为使结点到达同样的位置O。
(2)合成的理论是平行四边形定则,故合力的理论值为F';合力的实际值应通过实验直接测量,不需要用平行四边形定则理论,故实际值为F。
答案:(1)C E记下两条细绳的方向使结点到达同样的位置O(2)F'F
能力提升
1架在A、B两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应,电线呈现如图所示的两种形状。
下列说法正确的是()
A.夏季电线对电线杆的拉力较大
B.冬季电线对电线杆的拉力较大
C.夏季、冬季电线对电线杆的拉力一样大
D.夏季、冬季电线杆对地面的压力不一样大
解析:由于夏天气温较高,电线的体积会膨胀,两杆正中部位电线下坠的距离h变大,则电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角θ变小,所以两电线杆处的电线弹力与冬天相比是变小的,电线杆上的电线的质量一定,受力平衡,夏季、冬季杆对地面的压力相等,所以选项A、C、D错误,B正确。
答案:B
2如图所示,AO、BO、CO是完全相同的绳子,用它们将钢梁水平吊起。
若钢梁足够重时,绳子AO 先断,则()
A.θ=120°
B.θ>120°
C.θ<120°
D.不论θ为何值,AO总是先断
答案:C
3(多选)若两个力F1、F2的夹角为α(90°<α<180°),且α保持不变,则()
A.一个力增大,合力一定增大
B.两个力都增大,合力一定增大
C.两个力都增大,合力可能减小
D.两个力都增大,合力可能不变
解析:参照图分析:保持F1和F2的夹角α不变,当F2增至F2'时,F1和F2的合力F变为F',由图像可直观看出F>F',即两分力中一个力增大,合力不一定增大。
同理可分析出:两个力都增大,合力可能增大,可能减小,也可能不变,故C、D两项正确。
答案:CD
★4(多选)一物体受到三个共点力的作用,这三个力的大小是2 N、4 N、5 N,那么这个物体所受合力大小可能是 ()
A.1 N
B.3 N
C.9 N
D.14 N
解析:三个力合力的最小值为零,最大值为11 N,选项A、B、C正确。
答案:ABC
★5如图所示,用斜向下的推力F推木箱,木箱恰好做匀速直线运动,则推力F与木箱所受的摩擦力的合力的方向一定是()
A.向下偏左
B.向下偏右
C.竖直向下
D.水平向左
解析:木箱受到重力、支持力、摩擦力和推力四个力作用,由于它们的合力为零,故推力F与摩擦力的合力同重力与支持力的合力大小相等、方向相反,又由于重力与支持力的合力竖直向上,故推力F与摩擦力的合力方向竖直向下,C对。
答案:C
6如图所示,在一条小河中有一条小船,船受到一个与河岸成30°的F=1 000 N的拉力作用。
若要使船沿与河岸平行的方向前进,需要另加一个力的作用,则这个力沿什么方向加可以最省力?该力的大小为多少?
解析:这是一个与实际事例相结合的问题。
若使船沿平行河岸方向前进,所加力与原力F的合力方向应平行河岸,这有无数种情况,如图所示画出了其中的三种。
由图中的几何关系可知,只有当所加的力垂直河岸时,即图中的F1才是最小值,这样最省力。
解直角三角形:F1=F sin 30°=1 000 N N,方向垂直河岸。
答案:垂直河岸方向500 N
7当颈椎增生压迫神经时,需要用颈部牵拉器牵拉颈部,以缓解神经压迫症状。
颈部牵拉器牵拉颈椎肥大患者颈部的示意图如图所示。
图中牵拉细绳为跨过3个小滑轮的同一根绳子,牵拉绳分别为水平、竖直方向,牵拉物P的质量一般为3 kg,求牵拉器作用在患者头部的合力大小。
(g取 9.8 N/kg)
解析:细绳上的张力处处相等,竖直向上的力F1=2mg,水平向右的力F2=mg,F1与F2的夹角为90°,
故F合=65.7 N。
答案:65.7 N
★8如图所示,用一根绳子A把物体挂起来,再用一根水平的绳子B把物体拉向一旁固定起来。
物体的重力是40 N,绳子A与竖直方向的夹角θ=30°,则绳子A和B对物体的拉力分别是多大?(答案可保留根号)
解析:设绳子A对物体的拉力大小为F A,绳子B对物体的拉力大小为F B,以物体为研究对象进行受力分析,如图所示,根据题意,A、B两绳的拉力的合力与物体的重力大小相等,方向相反,故:
cos θ将θ=30°,G=40 N
代入解得
F A N,
F B N。
答案:。
