3.4.1力的合成 课时作业—2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册（word含答案）

粤教版高一物理必修第一册课时作业
第四节第1课时 力的合成
一、单项选择题
1、同时作用在某物体上的两个方向相反的力，大小分别为6 N 和8 N，当8 N的力逐渐减小到零的过程中，两力合力的大小 ( )
A．先减小，后增大 B．先增大，后减小
C．逐渐增大 D．逐渐减小
2、三个共点力F1、F2、F3,其中F1=1 N,方向正西,F2=1 N,方向正北,若三力的合力是2 N,方向正北,则F3应是（ ）
A.1 N,方向东北 B.2 N,方向正南
C.3.2 N,方向东北 D. N,方向东北
3.如图所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角θ变化的图像,则这两个分力的大小可能为 (　　)
A.1 N和4 N B.2 N和3 N
C.1 N和5 N D.2 N和4 N
4、有两个力,它们的合力为0,现在把其中一个向北的5 N的力改为向南(大小不变),它们的合力大小变为 ( )
A.0 B.5 N
C.5 N D.10 N
5.如图所示,水平地面上固定着一根竖直立柱,某人用绕过柱顶的光滑定滑轮的绳将100 N的货物拉住。已知人拉着绳子的一端,且该绳与水平方向的夹角为30°,则柱顶所受压力大小为 ( )
A.200 N B.100 N
C.100 N D.50 N
6、如图所示,有五个力作用于一点P,构成一个正六边形的两个邻边和三条对角线,设F3=10 N,则这五个力的合力大小为 (　　)
A.10(2+) N B.20 N
C.0 N D.30 N
7、在如图所示的甲、乙、丙、丁四幅图中,滑轮本身所受的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面都挂一个质量为m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,甲、丙、丁图中木杆P与竖直方向的夹角均为θ,乙图中木杆P竖直。假设甲、乙、丙、丁四幅图中滑轮受到木杆P的弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD,则以下判断中正确的是 (　　)
A.FA=FB=FC=FD B.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FB D.FC>FA=FB>FD
8、有三个力，一个力是12 N，一个力是6 N，一个力是7 N，则关于这三个力的合力，下列说法正确的是(　　)
A．合力的最小值为1 N
B．合力的最小值为0
C．合力不可能为20 N
D．合力可能为30 N
二、多项选择题
9、已知两个共点力F1和F2不共线,若F1的大小和方向保持不变,F2的方向也保持不变,仅增大F2的大小。在F2逐渐增大的过程中,关于合力F的大小,下列说法正确的是 (　　)
A.若F1和F2的夹角为锐角,F一定不断变大
B.若F1和F2的夹角为锐角,F有可能先变小后变大
C.若F1和F2的夹角为钝角,F有可能先变小后变大
D.若F1和F2的夹角为钝角,F有可能一直变大
10、两个共点力F1和F2,合力大小为30 N,其中F1大小为50 N,则F2的大小可能是 (　　)
A.10 N B.40 N
C.70 N D.100 N
11、作用在同一个物体上的三个共面共点力,第一个力的大小是1 N,第二个力的大小是5 N,第三个力的大小是9 N,它们合力的大小可能是（ ）
A.0 N B.2 N
C.4 N D.6 N
12、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(坐标纸中每格的边长表示1 N大小的力),该物体所受的合外力大小错误的是 (　　)
A.图甲中物体所受的合外力大小等于4 N
B.图乙中物体所受的合外力大小等于2 N
C.图丙中物体所受的合外力等于0
D.图丁中物体所受的合外力等于0
13、5个共点力的情况如图所示,已知F1=F2=F3=F4=F,且这四个力恰好构成一个正方形,F5是其对角线。下列说法正确的是 (　　)
A.F1和F5的合力与F3大小相等,方向相反
B.这5个共点力能合成大小为2F、相互垂直的两个力
C.除F5以外的4个力的合力的大小为F
D.这5个共点力的合力恰好为F,方向与F1和F3的合力方向相同
三、非选择题
14．如图所示，一条小船在河中向正东方向行驶，船上挂起一风帆，风帆受侧向风力作用，风力大小F1为100 N，方向为东偏北30°，为了使船受到的合力能沿正东方向，岸上一人用一根绳子拉船，绳子取向与船的航向垂直，求出风力和绳子拉力的合力大小及绳子拉力F2的大小．
15、南昌八一大桥是江西省第一座斜拉索桥,全长3 000多米,设计为双独塔双索面扇形预应力斜拉桥,如图所示。挺拔高耸的103米主塔似一把利剑直刺苍穹,塔两侧的多对钢索连接主梁,呈扇面展开,如巨型琴弦,正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是53°,每根钢索中的拉力都是5×104 N,那么它们对塔柱形成的合力有多大 方向如何 (已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
16、如图所示，一辆汽车走钢丝横跨汩罗江，如果汽车的总质量为2 000 kg，两侧的钢索弯曲成150°夹角，求每条钢索所受拉力的大小(钢索的质量可不计，cos 75°＝0.259，取g＝10 N/kg)．(提示：钢索拉力的合力与重力等大反向)
17、如图所示，在水平地面上放一质量为1.0 kg的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2，已知F1＝3.0 N，F2＝4.0 N，g取10 N/kg，则木块受到的摩擦力为多大？若将F2顺时针旋转90°，此时木块在水平方向上受的合力为多大？(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
18、电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力,但不能到绳的自由端去直接测量。某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器,工作原理如图所示,将相距为L的两根固定支柱A、B(图中的小圆圈表示支柱的横截面)垂直于金属绳水平放置,在A、B的中点用一可动支柱C向上推动金属绳,使绳在垂直于AB的方向竖直向上发生一个偏移量d(d L),这时仪器测得金属绳对支柱C竖直向下的作用力为F。试用L、d、F表示这时金属绳中的张力FT。
答案与解析
1、A
解析：当8 N的力减小到6 N时，两个力的合力最小为0，若再减小，两力的合力又将逐渐增大，两力的合力最大为6 N，故A正确．
2.D
解析：根据题意知,三力的合力是2 N,方向正北,而F2=1 N,方向正北,因此力F1与F3的合力大小为1 N,方向正北;根据力的平行四边形定则,则F3大小应为 N,方向东北,如图所示,故A、B、C错误,D正确。
3.B
解析：由题图知,当两分力方向相同时,合力为5 N,即F1+F2=5 N;当两分力方向相反时,合力为1 N,即|F1-F2|=1 N。故F1=3 N、F2=2 N,或F1=2 N、F2=3 N,B正确。
4.D
解析：根据题意知,两力的大小均为5 N,方向一南一北,即方向相反时,合力为零;当一个向北的5 N的力改为向南(大小不变)时,另一个力大小为5 N,方向向南,它们的方向相同,则其合力大小变为F合=10 N,故D正确,A、B、C错误。
5.B
解析：由于定滑轮只改变力的方向,不改变力的大小,滑轮两侧绳上的拉力大小等于货物的重力,所以绳的拉力F1=F2=100 N,对柱顶受力分析如图所示,柱顶所受压力大小F=2F1 cos 30°=2×100× N=100 N,故B选项正确。
6.D
解析：由平行四边形定则知,F1与F4的合力等于F3,F2与F5的合力等于F3,则五个力的合力大小等于3F3,为30 N,故D正确,A、B、C错误。
7.B
解析：绳上的拉力等于重物所受的重力mg,设滑轮两侧细绳之间的夹角为φ,滑轮受到木杆P的弹力F等于滑轮两侧细绳拉力的合力,即F=2mg cos ,由夹角关系可得FD>FA=FB>FC,选项B正确。
8. B
解析：三个力方向相同时合力最大Fmax＝25 N，6 N、7 N两力的合力范围1 N≤F合≤13 N，当合力F合＝12 N，且方向与第三个力相反时，三力的总合力为零，即三力的总合力范围是0≤F总≤25 N，所以A、C、D错，B对．
9.ACD
解析：若夹角θ的范围为0°<θ<90°,根据平行四边形定则作图,如图
从图中可以看出,合力一定增大,故A正确,B错误;若夹角θ的范围为90°<θ<180°,根据平行四边形定则作图,如图
从图中可以看出,合力有可能先减小后增大;若F1 F2,合力一直增大,故C、D正确。
10.BC
解析：两个共点力的合力大小为30 N,若其中一个分力F1大小为50 N,另一分力F2的大小应在20 N≤F2≤80 N范围内,故A、D错误,B、C正确。
11.CD
解析：F1=1 N、F2=5 N、F3=9 N,三个力合力的最大值等于三个力之和,即15 N;F1、F2两个力的合力最大为6 N,最小为4 N,F3=9 N不在这两个力的合力范围内,可知三个力合力最小值是9 N-(5 N+1 N)=3 N;因此三个力的合力范围为3 N≤F≤15 N,故A、B错误,C、D正确。
12.ABC
解析：图甲中,先将F1与F3合成,然后再将F1、F3的合力与F2合成,求得合力大小等于5 N,选项A错误;图乙中,由力的平行四边形定则求得合力大小等于5 N,选项B错误;图丙中,F2与F3的合力等于F1,则三力的合力为2F1=6 N,选项C错误;根据三角形定则,图丁中合力等于0,选项D正确。
13.AD
解析：力的合成遵从平行四边形定则,根据这5个力的特点,F1和F3的合力与F5大小相等,方向相反,可得F1和F5的合力与F3大小相等,方向相反,A正确;F2和F4的合力与F5大小相等,方向相反,又F1、F2、F3、F4恰好构成一个正方形,所以F5为F,可得除F5以外的4个力的合力的大小为2F,C错误;这5个共点力的合力大小等于F,方向与F5相反,D正确,B错误。
14．答案：50 N　50 N
解析：作出F1与F2的合力F，如图所示．由几何知识可得合力大小F＝F1cos 30°＝100× N＝50 N，绳子的拉力大小F2＝F1sin 30°＝100× N＝50 N.
15、答案　6×104 N　方向竖直向下
解析　把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力,以它们为邻边画出一个平行四边形,其对角线就表示它们的合力,由对称性可知,合力方向竖直向下;根据这个平行四边形是一个菱形的特点,如图所示,连接A、B,交OC于D,则AB与OC互相垂直平分,即AB⊥OC,且AD=DB、OD=OC;考虑直角三角形AOD,∠AOD=53°,则有F=2F1 cos 53°=2×5×104×0.6 N=6×104 N。
16、解析：设一条钢索的拉力大小为F，汽车两侧的钢索的合力与汽车的总重力等大反向．作出一条钢索上拉力与其合力的平行四边形为一菱形，如图所示，据几何知识可得
＝2Fcos 75°
所以拉力F＝＝ N≈19 305 N.
答案：19 305 N
17、答案：5.0 N　1.0 N
解析：由平行四边形定则可知，图中F1与F2的合力F＝＝5.0 N．若木块滑动，木块受到的滑动摩擦力大小为F′＝μN＝μmg＝6.0 N．由于F6.0 N．此时木块运动，受滑动摩擦力作用，因此木块在水平方向上受的合力为1.0 N.
18.答案　
解析　设支柱C两边金属绳的拉力分别为FT1和FT2,BC与AB的夹角为θ,如图所示。由对称性得
FT1=FT2=FT
由力的合成规律有F=2FT sin θ
根据几何关系有sin θ=
联立上述两式解得FT=
因d L,故FT=。