3.4 力的合成和分解
一、单选题
1.两个共点力的大小分别为3N和4N,它们的合力不可能是( )
A.1N B.2N C.7N D.9N
2.关于共点力的合成,下列说法正确的是( )
A.两个分力的合力一定比分力大
B.两个分力的大小一定,夹角越大,合力越小
C.两个力合成,其中一个力增大,另外一个力不变,合力一定增大
D.现有两个力,大小分别为3N、6N,这两个力的合力的最小值为1N
3.对于矢量和标量的说法正确的是( )
A.有大小和方向的物理量就是矢量
B.力、位移和路程都是矢量
C.矢量合成必须遵循平行四边形定则
D.矢量和标量的运算法则相同
4.三个共点力的大小分别为F1=5N,F2=10N,F3=20N,则关于它们的合力的说法中错误的是( )
A.不会大于35N B.最小值为5N
C.可能为0 D.可能为20N
5.如图所示,5个力同时作用于一点,5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线,已知F1=10N,则这5个力的合力的大小为( )
A.30N B.40N
C.50N D.60N
6.如图所示,放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力作用,但物体仍保持静止状态,现将F分解为水平向右的力F1和竖直向上的力F2,下列说法正确的是( )
A.F1是物体对水平面的摩擦力
B.F1与水平面给物体的静摩擦力大小相等、方向相反
C.F2是水平面对物体的支持力
D.F2与物体的重力大小相等、方向相反
7.一物体受到三个共面共点力、、的作用,三力的矢量关系如图所示(各小方格边长相等),则下列说法正确的是( )
A.三力的合力有最大值,方向不确定
B.三力的合力有唯一值,方向与同向
C.三力的合力有唯一值,方向与同向
D.由题给条件无法求出合力大小
8.已知两个共点力的合力大小为,分力的方向与合力F的方向成角,分力的大小为,则( )
A.的大小是唯一的 B.的方向是唯一的
C.有两个可能的方向 D.可取任意方向
9.如图所示,一个重为G的吊椅用轻绳AO、BO固定,绳AO、BO相互垂直,α > β,且两绳中的拉力分别为FA、FB,物体受到的重力为G,则( )
A.FA一定大于G
B.FA一定大于FB
C.FA一定小于FB
D.FA与FB大小之和一定等于G
10.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的关系图象,则这两个力的大小分别是( )
A.1N、4N B.2N、3N
C.1N、5N D.2N、4N
11.有两个力,它们的合力为0.现在把其中一个向东6N的力改为向南(大小不变),它们的合力大小为( )
A.6N B.6N C.12N D.0
12.一根细绳能承受的最大拉力是G,现把一重为G的物体系在绳的中点,分别握住绳的两端,先并拢,然后缓慢地左右对称地分开,若要求绳不断,则两绳间的夹角不能超过( )
A.45° B.60° C.120° D.135°
二、多选题
13.如图所示,重力为G的小孩沿斜面匀速下滑,小孩受力如图所示,则这些力之间的大小关系是( )
A.FN=Gcosθ B.Ff=Gsinθ
C.FN+Ff=G D.G2=FN2+Ff2
14.如图所示,重力为G的物体静止在倾角为α的斜面上,将重力为G分解为垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2,那么( )
A.F1就是物体对斜面的压力
B.物体对斜面的压力方向与F1的方向相同,大小为
C.F2就是物体受到的静摩擦力
D.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力三个力的作用
三、填空题
15.如图有一个表面光滑、截面是等腰三角形的轻质尖劈,其倾角为,插在缝A与B之间,若在尖劈上加一个大小不变方向竖直向下的力F,尖劈对缝的左侧压力大小为___________。当变小时,则对A与B两侧的作用力会增大,请分析说理___________。
16.作用在物体上的某个力产生的_____如果跟几个力共同作用所产生的_____相同,这几个力就叫做原来那个力的分力。把一个力分解为两个力,同样可用_____法则。
17.两个人共同提起重的一桶水,提绳的夹角为60°,两绳的长度相等,如图所示,这时每根绳子受到的拉力是_____________。
四、实验题
18.某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2、F3,回答下列问题。
(1)改变钩码个数,实验能完成的是(_____)
A.N1 = N2 = 2,N3 = 4
B.N1 = N3 = 3,N2 = 7
C.N1 = 3,N2 = 5,N3 = 6
D.N1 = 3,N2 = 5,N3 = 9
(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是(______)
A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C.用量角器量出三段绳子之间的夹角
D.用天平测出钩码的质量
(3)在作图时,你认为图中___________(选填“甲”或“乙”)是正确的。
19.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,如图(a)所示,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的自然长度为GE,在图(b)中,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用,处于O点,橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2,改用一个力F′单独拉住小圆环,如图(c)所示,仍然使它处于O点。力F′单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环在O点保持静止。
(1)甲同学在某次实验中,记录了拉力F1、F2的大小及方向,并将它们的图示作在如图(d)所示的方格纸中,已知方格纸每个正方形小格的边长代表2 N。请你在图(d)中利用作图法作出F1、F2的合力F________,并由图可得F的大小为________N。
(2)乙同学用力的图示法分别描述F′、F1、F2的大小及方向,以F1、F2为邻边,作平行四边形,得其对角线为F,如图(e)所示。则力F1、F2合力的理论值是________,实际测量值是________。(以上两空选填“F”或“F”)
五、解答题
20.厨房中的菜刀、木工用的斧头等,它们的纵截面可以简化为一个等腰三角形,如图所示,物理学上称为劈。若在劈的背部加压力,则其两侧面推开物体的力(、)为多大?(设,l。)
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案
1.D
【详解】
两个共点力的大小分别为3N和4N,当他们方向相同时,合力最大为7N,当他们方向相反时,合力最小为1N,它们的合力不可能是9N。
故选D。
2.B
【详解】
A.两个分力的合力不一定比分力都大,如两力方向相反时,合力一定小于其中一个分力,A错误;
B.两个分力的大小一定,夹角θ越大,合力越小,B正确;
C.保持夹角θ不变,使其中一个力增大,合力不一定增大,如当分力夹角成180°时,较小的分力增加,合力减小,C错误;
D.3N与6N两力的合力大小范围是3N至9N,合力的最小值为3N,D错误。
故选B。
3.C
【详解】
A.有大小和方向,相加时遵守平行四边形定则的物理量叫做矢量,A错误;
B.路程是标量,B错误;
CD.矢量与标量的根本区别是运算法则不同,C正确D错误。
故选C。
4.C
【详解】
三个力的合力的最大值
F1与F2的合力范围为
当F12=15N且与F3反向时,三个力的合力最小
故三个力的合力范围为
故选C。
5.D
【详解】
如图所示
F1与F3箭头相连后形成以F1和F4为邻边的平行四边形,F3为所夹的对角线(即F1与F4的合力为F3),同理可知,F2与F5的合力也为F3,故5个力的合力等于3倍的F3,又F3等于2倍的F1,则5个力的合力等于
故选D。
6.B
【详解】
A.F1是F的水平分力,不是物体对水平面的摩擦力,故A错误;
B.根据平衡条件得知,F1与水平面给物体的静摩擦力平衡,大小相等,方向相反,故B正确;
C.F2是F的竖直分力,不是水平面对物体的支持力。根据平衡条件得到,水平面对物体的支持力
N=mg-F2
故C错误;
D.根据平衡得知,F2与物体的重力不是大小相等、方向相反,故D错误。
故选B。
7.B
【详解】
根据三力的图示,知、在竖直方向的分力大小均为3个单位,方向相反,在水平方向的分力分别为6个单位和2个单位,方向与的方向相同,三个力的合力为12个单位,与的方向相同,大小是的3倍,即
故B正确,ACD错误。
故选B。
8.C
【详解】
如图所示,以F的“箭头”为圆心,以的大小为半径画一个圆弧,与所在直线有两个交点,因此有两个可能的方向,的大小有两个可能的值,C正确。
故选C。
9.B
【详解】
对吊椅做受力分析如下图所示
由于△FAOG′为直角三角形(∠FA为直角),且三角形的边长代表力的大小,则可看出
G′ > FA,FA > FB,G′ = G
对于三角形有
FA + FB > G′
故选B。
10.B
【详解】
两个力夹角为0°时,则
F1+F2=5N
两个力夹角为180°时,则
可得
F1=3N
F2=2N
故选B。
11.B
【详解】
两个力合力为0,其中一个向东的力为6N,则另一个力向西且大小也为6N,将向东的6N的力改为向南,则向西的6N的力与向南的6N的力的合力大小为6N。
故选B。
12.C
【详解】
当合力一定时,两分力的夹角越大,分力就越大,因为绳子左右对称分开,所以拉力相等,根据几何知识可得在两力夹角为120°时,两分力大小等于重力,夹角再增大,绳子间的拉力就大于G了,所以夹角不能超过120°,故选C。
13.ABD
【详解】
AB.将重力G沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向分解如图所示,
则有
FN=G2=Gcosθ
Ff=G1=Gsinθ
AB正确;
CD.重力G大小等于FN与Ff合力大小,同时有
G2=FN2+Ff2
C错误,D正确。
故选ABD。
14.BD
【详解】
AB.F1是物体重力的分力,只是方向与物体对斜面的压力方向相同,大小相等,均为,但两个力不是同一个力。A错误,B正确;
C.F2是物体重力的分力,不是斜面施加给物体的摩擦力。C错误;
D.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力三个力的作用。D正确。
故选BD。
15. 当变小时,sin减小,F一定时,增大
【详解】
如图所示,将力F按实际作用效果分解为与侧面垂直的大小相等的两个分力F1、F2,由平行四边形法则和几何关系可得
当变小时,sin减小,F一定时,增大
16.效果 效果 平行四边形
【详解】作用在物体上的某个力产生的效果如果跟几个力共同作用所产生的效果相同,这几个力就叫做原来那个力的分力。把一个力分解为两个力,同样可用平行四边形法则。
17.115.5
【详解】
两个人共同提起重的一桶水,提绳的夹角为60°,两绳的长度相等,绳子拉力在竖直方向分力的合力与重力相等,有
则这时每根绳子受到的拉力
18.C A 甲
【详解】
(1)要使结点O处于平衡状态,三根绳子的拉力F1、F2、F3的合力应为零,在力之间有夹角的情况下,应使其中一个力的大小处在另外两个力之差与之和的范围内。
故选C。
(2)A.在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向,A正确;
BC.OA、OB、OC三段绳子的长度和三段绳子之间的夹角不必测量,BC错误;
D.由于每个钩码质量相同,三个力的大小可以用钩码重力的倍数来表示,故不需要测出钩码的质量,D错误。
故选A。
(3)由于绳子OC段的拉力一定竖直向下,故F3方向一定竖直向下,可知甲图正确。
故选甲。
19. 12 F F′
【详解】
(1)根据平行四边形定则画出两分力F1、F2的合力F的图示,如图所示
由题意可知,每一小格的长度表示2 N,可知合力
F=2×6 N=12 N。
(2)实验操作过程中使小圆环到达O点的力为实际值,一定和OG共线;理论值是根据平行四边形定则作出的力的图示,不一定和OG共线,但是一定是平行四边形的对角线。由此可知F′为实际值,F为理论值。
20.
【详解】
如图所示
将力F分解为F1,F2,其中
F1=F2
根据相似三角形可得
解得:
答案第1页,共2页
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