2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册4.1科学探究：力的合成同步练习-（word版含答案）

鲁科版高一物理必修第一册课时同步练习
第1节 科学探究:力的合成
一、单项选择题
1、三个力，F1＝3 N，F2＝7 N，F3＝9 N，关于三个力的合力，下列说法正确的是(　　)
A．三个力的合力的最小值为1 N
B．三个力的合力的最大值为19 N
C．三个力的合力可能为20 N
D．三个力的合力不可能为3 N
2、作用在同一个物体上的两个共点力，一个力的大小是2 N，另一个力的大小是10 N，它们合力的大小不可能是( )
A．6 N B．8 N
C．10 N D.12 N
3、关于合力与分力,下列说法正确的是 (　　)
A.合力与分力是物体同时受到的力
B.合力一定比分力大
C.合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代
D.合力不能等于分力
4、如图所示，水平地面上固定着一根竖直立柱，某人用绳子通过柱顶的定滑轮将100 N的货物拉住。已知人拉着绳子的一端，且该绳端与水平方向夹角为30°，则柱顶所受压力大小为(　　)
A．200 N B．100 N
C．100 N D.50 N
5、如图所示，两个共点力F1、F2的大小一定，夹角θ是变化的，合力为F，在θ角从0逐渐增大到180°的过程中，合力F的大小变化情况为(　　)
A．从最小逐渐增加到最大
B．从最大逐渐减小到零
C．从最大逐渐减小到最小
D.先增大后减小
6、某物体所受n个共点力的合力为零，若把其中一个力F1的方向沿顺时针方向转过90°，并保持其大小不变，其余力保持不变，则此时物体所受的合力大小为(　　)
A．F1 B．F1
C．2F1 D.0
7、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所示(小方格边长相等)，则下列说法正确的是(　　)
A．三力的合力有最大值为F1＋F2＋F3，方向不确定
B．三力的合力有唯一值3F3，方向与F3同向
C．三力的合力有唯一值2F3，方向与F3同向
D．由题给条件无法求出合力大小
8、如图所示,是两个共点力的合力F的大小与这两个共点力之间的夹角θ的关系图像,则这两个力的大小分别是 (　　)
A.1 N、4 N B.2 N、3 N
C.1 N、5 N D.2 N、4 N
二、多项选择题
9、如图,一个大人单独提起一桶水,两个小孩共同提起同一桶水,则下列说法正确的是 (　　)
A.大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力
B.大人拉力一定等于两个小孩拉力大小之和
C.两个小孩两手臂夹角θ越大,则拉力越小
D.两个小孩两手臂夹角θ越大,则拉力越大
10、关于共点力，下列说法正确的是(　　)
A．作用在一个物体上的两个力，如果大小相同，方向相反，则这两个力是共点力
B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力
C．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力不一定是共点力
D．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力
11、下列四组三个共点力的合力可能是0的有( )
A.3 N,4 N,8 N B.4 N,7 N,8 N
C.3 N,5 N,1 N D.7 N,9 N,16 N
12、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
13、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为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
三、非选择题
14、在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法中正确的是 (　　)
A.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值,F'是力F1和F2合力的实际测量值
B.图乙中的F'是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实际测量值
C.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响
D.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果有影响
(2)本实验采用的科学方法是 。(填字母代号)
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
(3)在本实验中,采取下列哪些方法和步骤可减小实验误差 (　　)
A.两个分力F1、F2间的夹角要适当
B.两个分力F1、F2的大小保持相等
C.拉橡皮条的细绳稍长一些
D.实验中,弹簧测力计必须与木板平行,读数时视线正对刻度
15、在“探究求合力的方法”的实验中,用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点,在橡皮筋的另一端拴上两条细绳,细绳另一端系着绳套B、C(用来连接弹簧测力计)。其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图1中与B相连的弹簧测力计的示数为 N。
(2)在实验中,F1和F2表示两个互成角度的力,F表示由平行四边形定则作出的F1与F2的合力;F'表示用一个弹簧测力计拉橡皮筋时的力,则图2中符合实验事实的是 。
图2
(3)对于“验证力的平行四边形定则”的实验,某同学有以下认识,以下操作可减小误差的是 。
A.实验中两个分力的夹角取得越大越好
B.细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行
C.拉橡皮筋的细绳要长些,用铅笔画出两个定点的位置时,应使这两个点的距离尽量远些
D.作图要用细芯铅笔,图的比例要适当大些,要用严格的几何作图法作出平行四边形,图旁要画出表示力的比例线段,且注明每个力的大小和方向
16、如图所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中一人用了450 N的拉力，另一个人用了600 N的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是90°，求它们的合力。(试用计算法和作图法)
17、如图所示,质量均为1 kg的小球a、b在轻弹簧A、B及拉力F的作用下处于平衡状态,其中A、B两个弹簧的劲度系数均为5 N/cm,B弹簧上端与天花板固定连接,弹簧轴线与竖直方向的夹角为60°,A弹簧竖直,g取10 m/s2。求两弹簧的伸长量和拉力F的大小。
18、如图所示，质量为0.8 kg的小球在轻弹簧和水平轻绳的拉力作用下处于静止状态，弹簧与竖直方向的夹角θ＝37°，弹簧的拉力F＝10 N，伸长量为x＝0.01 m，sin 37°＝0.6。取重力加速度g＝10 m/s2。
(1)画出小球的受力示意图；
(2)求出弹簧的劲度系数；
(3)已知弹簧的拉力与小球重力的合力方向水平向右，求该合力的大小。
答案与解析
1、B
解析：由于F1与F2的合力范围为4 N≤F12≤10 N，F3＝9 N在F1与F2的合力范围内，故三个力的合力的最小值为0，合力的最大值为19 N，故A、C、D错误，B正确。
2、A
解析：两力合成时，合力范围为：|F1－F2|≤F≤F1＋F2，故8 N≤F≤12 N，所以8 N,10 N,12 N是可能的合力，6 N没有在范围之内是不可能的合力，故选A。
3、C
解析：合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代,考虑合力就不能再考虑分力,故A错误,C正确;由平行四边形定则可知两条邻边的长度与对角线的长度没有必然的长短关系,故B、D错误。
4、B
解析：如图所示，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，所以绳的拉力F1＝F2＝100 N，柱顶所受压力大小F＝2F1cos 30°＝2×100× N＝100 N，B正确。
5、C
解析：在两分力大小一定的情况下，合力随着分力间夹角的减小而增大，夹角为零时合力最大；合力随着分力间夹角的增大而减小，夹角为180°时合力最小，C正确。
6、B
解析：物体所受n个力的合力为零，则其中n－1个力的合力一定与剩下来的那个力等大反向，故除F1以外的其他各力的合力的大小也为F1，且与F1反向，故当F1转过90°时，合力应为F1，B正确。
7、B
解析：以F1和F2为邻边作平行四边形，对角线沿F3方向，其大小F12＝2F3，再与F3求合力，故F＝3F3，方向与F3同向，所以只有B正确。
8、B
解析：由图像可知,当两分力的夹角为0°时,合力为5 N,即F1+F2=5 N,当两分力的夹角为180°时,合力为1 N,即|F1-F2|=1 N,由二式解得F1=3 N,F2=2 N或F1=2 N,F2=3 N,故选B。
二、多项选择题
9、AD
解析：大人的拉力与两小孩的拉力效果相同,A正确;由共点力的合成法则知合力一定,夹角越大,分力越大,故B、C错误,D正确。
10、BCD
解析：大小相同、方向相反的力不一定作用在同一点，不一定是共点力，但一对平衡力必在同一直线上，必是共点力，所以A错误，B正确；作用在一个物体上的几个力，如果作用在物体的同一点，或者虽不作用在物体的同一点，但力的作用线交于一点，则这几个力是共点力，若作用在物体上的几个力的作用点不在同一点上，且力的作用线不交于一点，则这几个力不是共点力，所以C、D均正确。
11、BD
解析：3 N、4 N的合力范围为1 N≤F≤7 N,8 N不在合力范围之内,所以三个力的合力不可能为零,故A错误;4 N、7 N的合力范围为3 N≤F≤11 N,8 N在合力范围之内,所以三个力的合力可能为零,故B正确;3 N、5 N的合力范围为2 N≤F≤8 N,1 N不在合力范围之内,所以三个力的合力不可能为零,故C错误;7 N、9 N的合力范围为2 N≤F≤16 N,16 N在合力范围之内,所以三个力的合力可能为零,故D正确。
12、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下:
从图中可知,合力一定增大,故A对,B错;若θ为钝角,根据平行四边形定则作图如下:
从图中可知,合力有可能先减小后增加,存在相等的可能;若F113、AC
解析：由力的合成可知，两分力相等，且θ＝120°时，F合＝F分＝G；θ＝0时，F分＝F合＝，故A、C正确，B错误。θ越大，在合力一定时，分力越大，故D错误。
三、非选择题
14、答案：(1)BC　(2)B　(3)ACD
解析：(1)F1与F2合力的理论值是通过平行四边形定则得出的,而实际值是单独用一个弹簧测力计拉O点得出的,因此F'是F1与F2合力的理论值,F是F1与F2合力的实际值,故A错误,B正确;只要保证力的作用效果相同,将细绳换成橡皮条,不会影响实验结果,故C正确,D错误。
(2)本实验中要求两次拉橡皮条的效果相同,故采用的科学方法是等效替代法,故选B。
(3)本实验中,两个分力间的夹角过大或过小都会增大实验误差,故夹角适当即可,故A正确;本实验是通过作图得出结果,故在不超出量程的情况下,为了减小误差应让拉力适当大些,但两分力不一定相等,故B错误;为了准确记下拉力的方向,细绳应稍长些,故C正确;实验中应让各力尽量贴近木板,且与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度,故D正确。
15、答案：(1)3.6　(2)B　(3)BCD
解析：(1)弹簧测力计的分度值是0.2 N,弹簧测力计的读数为3.6 N。
(2)只用一个力拉时,拉力的作用方向一定沿橡皮筋,则F'方向沿AO的延长线。F1、F2与合力F间满足平行四边形定则。故B项正确,A、C、D错误。
(3)实验中两分力的夹角不能取得太大或太小,故A项错误。细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行,这样所有力在同一平面内,可减小实验误差,故B项正确。C项操作可以减小力的方向的误差,故C项正确。D项操作可以减小画图产生的误差,故D项正确。
16、解析：法一：作图法
用图示中的线段表示150 N的力。用一个点O代表牌匾，依题意作出力的平行四边形，如图所示，用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍，故合力大小为F＝150×5 N＝750 N，用量角器量出合力F与F1的夹角θ＝53°。
法二：计算法
设F1＝450 N，F2＝600 N，合力为F。
由于F1与F2间的夹角为90°，
根据勾股定理得F＝ N＝750 N，
合力F与F1的夹角θ的正切tan θ＝＝＝，
所以θ＝53°。
答案：750 N，与较小拉力的夹角为53°
17、答案：　A伸长2 cm　B伸长8 cm　20 N
解析：由b球处于静止得FA=mbg=10 N
由F=kx得xA==2 cm
a、b作为一个整体,受力如图
则FB==40 N
xB==8 cm
F=2mg·tan 60°=20 N
18、解析：(1)小球受到重力、细绳的拉力和弹簧的拉力，作出小球的受力示意图如图甲所示。
(2)由胡克定律F＝kx得弹簧的劲度系数为
k＝＝＝1 000 N/m。
(3)由于弹簧拉力F与小球重力G的合力水平向右，其矢量关系如图乙所示。
由几何关系可知F合＝＝＝6 N。
答案：(1)见解析：
(2)1 000 N/m
(3)6 N