2019人教版必修第一册高一（上）第三章4力的合成与分解同步练习（word版含答案）

2019人教版必修第一册高一（上）第三章4力的合成与分解同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．关于力的合成的平行四边形定则，下列说法中正确的是 （ ）
A．力的合成的平行四边形定则只适用于共点力
B．以两个分力为邻边的平行四边形的两条对角线所表示的力都是它们的合力
C．以两个分力为邻边的平行四边形中，较长的那条对角线所表示的力才是它们的合力
D．以两个分力为邻边的平行四边形中，与两个分力共点的那条对角线所表示的力才是它们的合力
2．如图所示，A、B、C图中的都是不计质量的细绳，D图是一根细铁链，这些绳子的P端都被固定，Q端是自由端。其中A、B图中的细绳跨过滑轮，而C图中的细绳中间与悬吊重物的细绳打成死结。那么绳子两端的拉力大小相等的是（　　）
A． B． C． D．
3．引体向上是中学生正常开展的一项体育活动．如图所示为某运动员在单杆上处于静止的情形，两手臂对称抓拉，夹角为，则下列说法正确的是
A．当=60°时，运动员每个手臂的拉力都等于人体重力的一半
B．当不同时，两手臂拉单杠的合力相同
C．当不同时，运动员受到的合力不同
D．运动员两臂由图位置逐渐分开的过程中，手臂的拉力逐渐变大
4．关于分力与合力，下列说法中正确的是（　　）
A．合力一定大于分力
B．分力作用于物体上共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的
C．若两个分力的大小分别为和，则合力可能是
D．把一个已知力分解成两个力若已知两个分力的方向（不在同一直线上），则有唯一确定的解
5．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重要的贡献，也探索了许多科学思想方法，下列叙述正确的是
A．加速度a是用力F和质量m的比值定义的
B．重心、合力概念的建立体现了等效替代的思想
C．牛顿把实验和逻辑推理相结合得出了自由落体运动规律
D．伽利略通过理想斜面实验得出了物体运动不需要力维持的结论
6．如图所示，用大小为F的推力把一个质量为m的木块压在粗糙竖直墙面上保持静止，已知推力F与竖直方向成α=30°斜向左上方，重力加速度为g，则（　　）
A．墙对木块的摩擦力Ff大小可能为0
B．墙对木块的摩擦力Ff大小可能为mg，方向竖直向上
C．墙对木块的摩擦力Ff一定为mg，方向竖直向上
D．墙对木块的摩擦力Ff大小可能为F-mg，方向竖直向下
E.墙对木块的摩擦力Ff大小可能为mg-F，方向竖直向上
7．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，方向未知，则的大小可能是（ ）
A． B． C． D．
8．如图a为我们生活中斧子劈开树桩的实例，树桩容易被劈开是因为楔形的斧锋在砍进木桩时会产生很大的侧向压力．为了分析斧子对木桩的侧向压力，可简化成如图b所示，已知斧子是竖直向下且对木桩施加一个竖直向下的力F，斧子楔形的夹角为，不计斧子的重力，则
A．斧子对木桩的侧向压力大小为
B．斧子对木桩的侧向压力大小为
C．当斧锋夹角越大时，斧子对木桩的侧向压力越大
D．当斧锋夹角越小时，斧子对木桩的侧向压力越大
二、单选题
9．物理学是以观察、实验为基础的自然学科，下列说法中正确的是（　　）
A．牛顿第一定律是牛顿多次通过实验总结出来的一条实验定律
B．在探究两个互成角度的力的合成规律时采用了等效替代法
C．第谷根据多年的观测总结揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础
D．库仑通过著名的扭秤实验测出了万有引力常量的数值
10．如图所示，在野营时需要用绳来系住一根木桩。细绳OA、OB、OC在同一平面内。两等长绳OA、OB夹角是90°。绳OC与竖直杆夹角为60°，绳CD水平，如果绳CD的拉力等于100 N，那么OA、OB的拉力等于多少时才能使得桩子受到绳子作用力方向竖直向下？（　　）
A．50 N B．100 N
C．N D．N
11．如图所示，三角形ABC三边中点分别为D、E、F，在三角形中任取一点O，如果OE、OF、DO三个矢量代表三个力，那么这三个力的合力是（　　）
A．OA B．OB C．OC D．DO
12．在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，下列关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　）
A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，可以用实验直接验证
B．在探究共点力的合成时用到了等效替代的思想方法
C．在研究力与运动的关系时伽利略运用了理想实验法
D．加速度速度都是采取比值法定义的物理量
13．如图所示，放在水平面上的物体受到一个与水平方向成θ角的拉力F作用，把F分解为水平方向和竖直方向两个分力，则水平分力大小为（ ）
A．Fsinθ B．Fcosθ C．Ftanθ D．Fcotθ
14．如图，两个共点力互相垂直，F1=3N，F2=4N，它们的合力大小为（　　）
A．1N B．5N C．6N D．12N
15．重力为 G 的物体静止在倾角为 的斜面上，将重力 G 分解为垂直斜面向下的力和平行斜面向下的力，那么
A． 就是物体对斜面的压力
B． 就是物体受到的静摩擦力
C．物体对斜面的压力方向与 方向相同，大小为
D．物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、 和 共五个力的作用
16．如图所示，两个互相垂直的共点力、大小分别为、，则这两个力的合力大小为（　　）
A． B． C． D．
17．如图所示，光滑滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆上，一根轻绳AB绕过滑轮，A端固定在墙上，且A端与滑轮之间的轻绳保持水平，B端下面挂一个重物，木杆与竖直方向的夹角为θ＝45°，系统保持平衡。若保持滑轮的位置不变，改变夹角θ的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小的变化情况是（　　）
A．只有θ变小，弹力才变大
B．只有θ变大，弹力才变大
C．无论θ变大还是变小，弹力都变大
D．无论θ变大还是变小，弹力都不变
18．迎泽大桥的引桥就是一个斜面．汽车上桥时，为了分析阻碍车辆前进和压桥面的效果，将其所受重力分解为平行桥面向下的分力F1和垂直桥面向下的分力F2．以下论述正确的是（ ）
A．F1和F2是汽车实际受到的两个力
B．F1和F2是汽车重力的两个等效替代力
C．F1是物体对桥面的摩擦力，F2是汽车对桥面的压力
D．若引桥变短，倾角增大，则F1减小，F2增大
19．光滑水平地面上有一质量为m的平板小车，小车上放一质量也为m的木块。现给小车施加水平向右的恒力F，使小车与木块相对静止、一起向右运动。运动一段距离后，小车与竖直墙壁发生碰撞，且速度立刻减为零。已知木块与小车之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则
A．该碰撞前木块不受摩擦力作用
B．该碰撞前木块所受的摩擦力大小为μmg
C．该碰撞后短时间内，木块所受的摩擦力大小为μmg
D．该碰撞后短时间内，木块所受的摩擦力大小为2μmg
三、实验题
20．“探究合力与分力的关系”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，P为橡皮条与细绳的结点，用两把互成角度的弹簧秤把结点P拉到位置O。
（1）从图甲可读得弹簧秤B的示数为______N；
（2）图乙中用一个测力计拉橡皮筋得到的力是______（填“F”或“F' ”）。
21．一同学用弹簧测力计、刻度尺、重物、细线图钉和贴在墙上的白纸等物品，验证力的平行四边形定则，主要实验步骤如下∶
①如图甲，细线一端连接一重物，另一端连接轻质圆环O，用弹簧测力计的下端挂的的钩码钩住系在圆环上的细绳套，记下重物静止时弹簧测力计的示数F及方向；
②如图乙，将细线一端连接一重物，另一端连接轻质圆环O，再将圆环上的两个细绳套分别挂在两个弹簧测力计上。手握弹簧测力计，当三线处于竖直平面内保持静止状态时，记录下轻质圆环O的位置以及两个弹簧测力计的示数和绳的方向；
③如图丙。在白纸上以轻质圆环O的位置为力的作用点，按定标度作出各力的图示。根据平行四边形定则作出两个力F1和F2的合力F'的图示。
（1）步骤①中弹簧测力计的读数为___________N；
（2）步骤②中轻质圆环O___________ （ 选填“必须”或“不必”）与步骤①中轻质圆环O的位置重合；
（3）步骤③中不是弹簧测力计测得的力是___________。
22．用两个调零准确的弹簧秤，在水平面内沿互相垂直的方向拉一条橡皮筋，当读数稳定时如图所示。
由图示可读得，F1=___________N，F2=___________N。（精确到0.1N）请在图中虚线方格纸上用作图法求两个拉力的合力__________，F合=___________N
23．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图（a）所示，O处有一连接橡皮条与细绳的轻质小环，小环的一端通过OG直接固定在G点。
(1)下列说法正确的是___________
A．OG为细绳，OB和OC为橡皮条
B．实验时只需记录弹簧秤的读数大小即可
C．实验时OB、OC间的夹角越接近180°，实验误差越小
D．要使两把弹簧秤同时拉与只用一把弹簧秤单独拉的效果相同，小环O需拉到同一位置
(2)图（a）中弹簧秤F1的指针位置如图（b）所示，则F1的大小为___________N；
(3)实验中，记录了两把弹簧秤同时拉时的两个拉力F1、F2及只用一把弹簧秤单独拉时的拉力F，要探究两个互成角度的力F1、F2的合成规律，必须作出F1、F2与F的___________（填“力的图示”或“力的示意图”）。
四、解答题
24．如图所示，一个重为100N的小球被夹在竖直墙壁和A点之间，已知球心O与A点的连线与竖直方向成θ角，且θ＝60°，所有接触点和面均不计摩擦．试计算小球对墙面的压力F1和对A点的压力F2．
25．如图所示，楔形物体倾角为θ＝30°，放在水平地面上，轻质硬杆下端带有滑轮，上端顶有重1 000 N的物体，硬杆只能沿滑槽上下滑动．不计一切摩擦，求作用于楔形物体上的水平推力至少多大才能将重物顶起？
26．如图所示，一名旅客拉着一个行李箱前行。设旅客的拉力为20N，拉杆与水平地面夹角θ=53°。使行李箱水平前进的力有多大？
27．一个成人与一个小孩分别在河的两岸拉一条船，船沿河岸前进，成人的拉力为，方向如图所示（未画出小孩的拉力方向），要使船在河流中平行于河岸行驶．求小孩对船施加的最小力的大小和方向．
28．如图，一质量为10kg的木块，恰好能沿倾斜角为的斜面匀速下滑，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
(1)求木块与斜面之间的动摩擦因数；
(2)为使物体能沿斜面向上匀速运动，现施加一水平推力F，试求的大小。
29．如图甲所示，为了防止电线杆发生倾斜，在两侧对称地用钢丝绳加固，每根钢丝绳的拉力大小均为800N；
（1）设钢丝绳与电杆的夹角θ为30°，求钢丝绳对电杆拉力的合力；
（2）钢丝绳固定电杆的另一种形式如图乙所示，图中θ=30°；为保证钢丝绳拉力的合力大小方向不变，即与（1）相同，求两根钢丝绳拉力的大小各为多大？
五、填空题
30．当两分力夹角为90°时，合力为10N，当二力夹角变化时，其最小值为2N，则它们合力的最大值为________N．
31．如图所示，六个力的合力的大小为________；若去掉1 N的那个分力，则其余五个力的大小为________，合力的方向是________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．AD
【详解】
试题分析：力的平行四边形适合于共点力，若非共点力，则无法画出平行四边形，所以A正确．在画平行四边形时要注意通过力的图示，将两个分力为平行四边形邻边，做出一个平行四边形，其对角线即为合力的方向，长度则对应为合力的大小，因此D说法正确．
考点：平行四边形的理解
点评：此类题型考查了如何通过力的图示做平行四边形求合力的方法．另外在实验时，验证过程必须使用力的图示．
2．AB
【详解】
A．A图中由力的分解可知，P、Q两点拉力大小相等，故A符合题意；
B．B图中动滑轮、定滑轮两侧绳子所受拉力大小相等，P、Q两点拉力大小相等，故B符合题意；
C．C图中设Q点拉力方向与竖直方向夹角为θ，由共点力平衡可知
P、Q两点拉力大小不相等，故C不符合题意；
D．D图中设P、Q两点拉力方向与竖直方向夹角为α、β，P、Q两点在水平方向的分力大小相等，有
由图可知α、β不相等，则P、Q两点拉力大小不相等，故D不符合题意。
故选AB。
3．BD
【详解】
A.当θ=60°时，按力的合成分解可知，运动员每只手臂的拉力
，
故A错误；
B.当θ不同时，运动员两手臂拉单杠的合力大小都等于人的重力，故B正确；
C. 当不同时，运动员受到的合力都是0，故C错误；
D.运动员每只手臂的拉力
运动员两臂由图位置逐渐分开的过程中，夹角θ逐渐变大，手臂的拉力F逐渐变大，故 D正确．
4．BD
【详解】
A．随着分力之间的夹角变化，合力可以大于分力，也可以小于分力，还可以等于分力，A错误；
B．根据分力和合力的等效性，可知分力作用于物体上共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的，B正确；
C．若两个分力的大小分别为和，则合力最大值为7N，C错误；
D．通过作图可知，若知道两分力的方向只能作出唯一一个平行四边形，D正确。
故选BD。
5．BD
【详解】
A．加速度是利用定义的，为牛顿第二定律的表达式，是加速度的决定式，故A错误；
B．重心和合力概念的建立都体现了等效替代的思想，故B正确；
C．伽利略通过做铜球沿斜面运动的实验和逻辑推理的方法，得出了自由落体运动的规律，故C错误；
D．伽利略通过理想斜面实验得出了物体的运动不需要力来维持的结论，故D正确．
6．ADE
【详解】
A．在竖直方向若满足
墙对木块的摩擦力Ff大小为0，A正确；
BCE．在竖直方向若满足
墙对木块的摩擦力Ff方向竖直向上，大小为
BC错误，E正确；
D．在竖直方向若满足
墙对木块的摩擦力Ff方向竖直向下，大小为
D正确。
故选ADE。
7．AC
【详解】
因一个分力F1跟F成30°角，F2的大小为，F2大于，因此有两种分解结果；
根据平行四边形定则得，如图，
通过几何关系得，或．
故选AC．
8．AD
【详解】
AB.选斧子为研究对象，斧子受到的力有：竖直向下的F、和两侧给它的与斧子的斜面垂直的弹力，由于斧子处于平衡状态，所以侧给它的与斧子的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的分力是相等的，力F的分解如图
则
F=F1sin
所以：F1=，故A正确，B错误；
CD.根据以上公式分析，当斧锋夹角θ越小时，斧子对木桩的侧向压力越大，故C错误，D正确；
故选AD。
9．B
【详解】
A．牛顿第一定律是理想化情况下的规律，是逻辑思维的产物，不能通过实验直接验证，故A错误；
B．实验过程应控制拉力的作用效果相同，实验采用了等效替代法，故B正确；
C．开普勒根据第谷留下的实验数据总结得出了开普勒三定律，揭示了行星的运动规律，牛顿运用开普勒三定律和牛顿运动定律研究发现了万有引力定律，故C错误；
D．卡文迪什第一次在实验室里用扭称测出万有引力常量，被称为“第一个测量出地球质量的人”，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
要使桩子受到绳子作用力方向竖直向下，则绳子OC与CD的合力竖直向下，如图：
根据平行四边形定则，有
点O平衡，对其受力分析，如图，根据平衡条件，结合对称性，有
故选C。
【名师点睛】
本题关键是灵活选择研究对象，然后根据共点力平衡条件并运用整体法分析，不难。
11．A
【详解】
由于OE、OF、DO均表示矢量，故
则
而根据三角形定则，有
由于，则
所以
故选A。
12．A
【详解】
A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可以用实验直接验证；故A错误，符合题意；
B．合力和分力是等效关系，在探究共点力的合成时用到了等效替代的思想方法，故B正确，不符合题意；
C．在研究力与运动的关系时伽利略运用了理想实验法；故C正确，不符合题意；
D．加速度、速度都是采取比值法定义的物理量，故D正确，不符合题意。
故选A。
13．B
【详解】
将力F分解为水平方向和竖直方向，则水平分力大小为Fx=Fcosθ，故选B.
14．B
【详解】
两共点力的合力为
故选B。
15．C
【详解】
F1不是物体对斜面的压力，而是使物体紧压斜面的力，因为物体对斜面的压力的受力物体是斜面，而的受力体是物体，故A错误；不是物体受到的静摩力，而使物体下滑的力，根据平衡条件得知：的大小等于物体受到的静摩擦力，故B错误；物体对斜面的压力方向垂直于斜面向下，与的方向相同，根据几何知识得到，故C正确；物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力三个力；而和是分力，不是实际存在的力，故D错误．所以C正确，ABD错误．
16．C
【详解】
两个互相垂直的共点力F1、F2大小分别为3N、4N，则这两个力的合力
故选C。
17．D
【详解】
无论θ变大还是变小，水平段轻绳和竖直段轻绳对滑轮的拉力不变，这两个力的合力与木杆对滑轮的弹力平衡，故滑轮受到木杆的弹力不变。
故选D。
18．B
【详解】
A、和是汽车重力在两方向的分力，并不是汽车实际受到的两个力，故B正确，A错误；
C、的方向沿斜面向下，产生使木块向下滑动的趋势，不是木块对斜面的压力；另外，是重力垂直于斜面向下的分力，也不是木块对斜面的压力，木块对斜面的压力是由于木块的形变而产生的，故C错误；
D、斜面上物体的重力，按效果分解的力图如题图，根据数学知识可知，，若引桥变短，倾增大，则增大，减小，故D错误．
点睛：斜面上物体的重力，按效果分解为为平行于斜面使物体下滑的分力和垂直于斜面使物体紧压斜面的分力，作出力的分解图，由数学知识求出两个分力的大小．
19．C
【详解】
AB．水平地面光滑，小车和木块整体受到F作用，故做匀加速直线运动，分析木块可知，静摩擦力提供木块运动加速度，但静摩擦力不一定为μmg，故AB错误；
CD．碰撞后，小车速度减为零，木块继续向前运动，两者间产生滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式可知，木块受到的摩擦力大小为μmg，故C正确，D错误。
20．3.8
【详解】
（1）[1]弹簧秤B的最小刻度为0.2N，则示数为3.8N；
（2）[2]图乙中用一个测力计拉橡皮筋得到的力方向应该和AP方向一致，则应该是F'。
21．3.60 不必
【详解】
（1）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，则读数为3.60N；
（2）[2]由于两次拉O时，O所受竖直细线的拉力方向始终向下，大小始终等于重物的重力，所以步骤②中轻质圆环O不必步骤①中轻质圆环O的位置重合；
（3）[3]弹簧测力计测得的力一定与重物的重力等大，反向，方向一定在竖直方向上，故F为弹簧测力计测得的力，而是用平行四边形定则得出的力，由于误差存在，不在竖直方向上。所以步骤③中不是弹簧测力计测得的力是。
22．4.00 2.50 图见解析 4.7
【详解】
[1][2]由图示可读得，F1=4.00N，F2=2.50N。
[3]合力如图
[4]由图可知F合=4.7N
23．D 1.70 力的图示
【详解】
(1)[1] A．OG为橡皮条，OB和OC为细绳，A错误；
B．实验时除记录弹簧秤的读数大小，还要记录细绳的方向，B错误；
C．实验时OB、OC间的夹角越接近180°，实验误差越大，C错误；
D．要使两把弹簧秤同时拉与只用一把弹簧秤单独拉的效果相同，小环O需拉到同一位置，D正确。
故选D。
(2)[2]F1的大小为1.70N；
(3)[3]必须作出F1、F2与F的力的图示。
24．，方向垂直墙壁向右．，方向沿方向．
【详解】
球的重力产生两个作用效果：压紧墙壁和点，作出重力及它的两个分力和构成的平行四边形如图所示．
球对墙面的压力：
方向垂直墙壁向右．
球对点的压力：
方向沿方向．
25．
【解析】
试题分析：不计一切摩擦，水平推力F产生两个效果：一是垂直于斜面向上支持滑轮的效果；二是垂直于水平耐压地面的效果，将F按作用效果进行分解，由数学知识求解即可．
水平推力F有两个效果，垂直于斜面向上支撑滑轮和垂直于水平面压地面，斜面对杆的支撑力大小为，方向垂直于斜面斜向上．要使轻杆顶起重物，则应使，
即，.
26．12N
【详解】
将旅客的拉力进行分解，在水平方向上有
所以使行李箱水平前进的力有12N。
27．200N，方向垂直于河岸
【详解】
为使船在河流中平行于河岸行驶，必须使成人与小孩的合力平行于河岸方向，根据三角形定则，将的起点与的“箭头”相连，只要的起点与的“箭头”的连线落在平行于河岸的方向上，、的合力F的方向就与河岸平行，如图所示，
当垂直于河岸时，最小，得
即小孩对船施加的最小力的大小为200N，方向垂直于河岸．
28．(1)；(2)
【详解】
(1)对物体进行受力分析得
解得
(2)若物体沿斜面向上匀速运动，根据平衡条件
解得
29．（1）800N ；（2）800N ；1600N
【详解】
（1）把两根绳的拉力看成沿绳方向的两个分力，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。
由图根据几何关系知，两绳拉力的合力
F合＝2Fcos30°＝2×800×N＝800N
（2）以两绳结点为研究对象，两绳拉力的合力沿杆向下，则a绳的拉力在水平方向的分量与b绳的拉力大小相等，故有
【点睛】
掌握用平行四边形定则求两个力的合力，能根据平衡求分力的大小，掌握平行四边形定则是正确解题的关键。
30．14
【详解】
设分力为、，且，当夹角为时：，
当夹角为时，合力最小，则：
联立可以得到：，
当两分力夹角为时，合力最大，则：．
点睛：本题考查应用平行四边形定则解题的基本能力，比较简单，当两个力方向相同时，其合力最大．当两个力方向相反时，其合力最小．
31．0 1 N 与1 N的分力的方向相反
【详解】
[1]由题图可以看出，任意两个方向相反的力的合力都为3 N，方向相反的两个力合成后成为3个互成角、大小相等的力，所以这六个力的合力为零；[2]因为这六个力的合力为零，所以任意五个力的合力一定与第六个力大小相等方向相反，由此得去掉1 N的那个分力后，其余五个力的合力为1 N，[3]方向与1 N的分力的方向相反。
答案第1页，共2页
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