3.4力的合成基础巩固（word版含答案）

3.4力的合成基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．两个力的合力F为50N，其中一个力F1为30N，那么另一个力F2的大小可能是
A．10N B．15N C．80N D．85N
2．大小分别为5N和15N的两个力，同时作用在一个物体上，则它们的合力可能是（ ）
A．5N B．8N C．15N D．25N
3．如图所示，甲、乙两人共同提一桶水静止不动时，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两静止人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是（　　）
A．θ越大，两人的合力越大
B．θ越小，两人的合力越大
C．不管θ为何值，两人的合力大小是不变的
D．不管θ为何值，
4．两个共点力的大小分别为F1＝15N，F2＝8N，它们的合力大小可能等于（　　）
A．6N B．22N C．24N D．5N
5．大小分别是和的两个共点力，对于它们合力大小的判断，下列说法中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．小明同学探究“求合力的方法”实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细线的结点，和为细线，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。下列说法正确的是（　　）
A．该同学在实验中采用了控制变量的科学方法
B．实验中橡皮条应与两细线夹角的平分线在同一直线上
C．图乙中F是单独用一个弹簧测力计拉橡皮条的力
D．图乙中是单独用一个弹簧测力计拉橡皮条的力
7．“验证力的平行四边形定则”实验中，部分实验步骤如下，其中有错误或者不完整的是（ ）
A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细 线
B．其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录钩码个数和细绳方向
C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码， 用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，处于静止状态
D．小心调整B、C的位置，使橡皮筋的下端伸到O点，记录钩码个数和细绳方向
8．下列说法正确的是（ ）
A．合力一定大于其中一个分力而小于另一个分力
B．两个共点分力之间夹角不变，分力变大时它们的合力也变大
C．三个共点力大小分别为4N、5N、9N，它们之间夹角可以变化，则合力最大是18N，最小1N
D．合力和它的两个分力是一种等效替代关系，大小遵循平行四边形定则
9．如图所示，舰载机保持牵引力F大小不变，在匀速航行的航母时受到阻拦而减速并停止，此时阻拦索夹角，空气阻力和甲板阻力不计，则此时阻拦索承受的张力大小为（　　）
A． B．F C． D．
10．如图所示，某物体受5个共点力作用，处于静止状态。若的大小不变，方向沿顺时针转过120°，其余三个力的大小和方向均不变，则此物体受到的合力大小变为（　　）
A． B． C． D．
11．关于合力与分力的关系及共点力的平衡．下列说法正确的是（　　）
A．合力与它的两个分力的效果一定不同
B．合力与它的两个分力的方向一定不同
C．处于共点力平衡状态的物体一定是静止的
D．若质点在三个力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与另外一个力等大反向
12．物体同时受到下列三个力的作用，可能处于平衡状态的是哪组（　　）
A．1N、1N、3N B．2N、3N、4N C．3N、5N、10N D．4N、5N、10N
13．三个共点力作用于同一物体，下列各组力中能使物体处于平衡状态的（ ）
A．3N、5N、1N
B．5N、6N、12N
C．7N、3N、19N
D．5N、5N、5N
14．两绳连结于点，绳与天花板间夹角大小如图所示，现用一力作用于连结点A，与右绳夹角为，保持力大小不变，改变角大小，忽略绳本身重力，则在下述哪种情况下，两绳所受张力大小相等？（　　）
A． B． C． D．
15．下列关于物理学思想方法的叙述不正确的是（　　）
A．在探究两个互成角度的力的合成规律实验中，用到了等效替代法
B．在推导匀变速直线运动的位移与时间的关系时，用到了微元法
C．在通过平面镜观察桌面的微小形变实验中，用到了控制变量法
D．在研究与理解瞬时速度时，用到了极限的思想
二、填空题（共4题）
16．一个物体受三个共点力作用，它们的大小分别为，，，则该物体所受合力可能的最大值是__________，最小值是__________．
17．一物块受到三个力，大小分别是3N、4N、5N，则三个力合力的最大值是________N，最小值是________N．
18．两个共点力的大小分别为10N和20N，它们的合力大小为25N，则此两个共点力的夹角为_____。（单位用°，结果保留1位小数）
19．（1）在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，合力与两分力所具有的“相同的作用效果”，是指（________）
A．弹簧测力计的弹簧发生相同长度的形变
B．挂弹簧测力计用的细绳套产生相同的形变
C．橡皮条在同一方向上伸长到同一位置
D．两根细绳套的夹角保持相同
（2）某次实验中，弹簧测力计的示数如下图所示，则此时弹簧测力计的读数为______N。
（3）如下图所示是甲、乙两位同学实验时得到的实验结果，其中和为两个分力，为实验上的合力，F为理论上的合力，可以判断其中______同学的实验结果比较符合实验事实。
三、综合题（共4题）
20．已知F1=12N，F2=16N。这两个力作用于一点，其夹角θ=90°，分别用作图法和计算法求出它们的合力F（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8 ）。
21．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，帆受侧向风作用，风力F1大小为100 N，方向为东偏南37°，为了使船受到的合力恰能沿正东方向，岸上一人用一根绳子拉船，绳子取向与河岸垂直。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
(1)在图中用刻度尺作出相应力的平行四边形；
(2)求风力和绳子拉力的合力F大小及绳子拉力F2的大小。
22．两个共点力，当它们同方向合力的大小为7N，当它们反向时合力的大小为1N，求当它们相互垂直时，合力的大小是多少？
23．如图所示，已知一个力F和其中一个分力，试用作图法画出另一分力．
（________）
参考答案
1．C
【详解】
由两个共点力的合力大小为50N，若其中一个分为大小为30N，另一个分力的大小应在20N F 80N范围，所以可能为80N.
故选C.
2．C
【详解】
由于合力范围为
F1+F2≥F≥|F1﹣F2|
故
20N≥F≥10N
故C正确，ABD错误。
3．C
【详解】
ABC．以桶和水为研究对象，受力分析，有竖直向下的重力和互成θ的两个拉力F，三力平衡，两人手臂上的拉力合力与重力等大反向，与θ大小无关，所以C正确，AB错误；
D．根据三力平衡得
所以θ越大，F越大；θ越小，F越小，所以D错误。
故选C。
4．B
【详解】
F1、F2的合力范围是
|F1－F2|≤F≤F1＋F2
故
7N≤F≤23N
在此范围的是22 N，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
由题意可知F1=20N，F2=15N，当二共点力的方向相反时，合力最小即
当二共点力的方向相同时，合力最大即
所以这两个共点力的合力范围是
故选ABC错误，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．该同学在实验中采用了等效替代的科学方法，选项A错误；
B．实验中橡皮条不一定与两细线夹角的平分线在同一直线上，选项B错误；
CD．图乙中沿着OA的方向，是单独用一个弹簧测力计拉橡皮条的力，选项C错误，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．在“验证力的平行四边形定则”实验中需要将将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细线，故A正确，不符合题意；
B．该实验应用了等效替代法，图甲中需要记录合力的大小和方向，作出的合力是实际值，该实验中根据砝码个数来表示拉力大小，实验需要记录：钩码个数（拉力大小）、细线结点位置、细线（拉力）方向，本实验步骤没有记录细线结点位置，故B错误，符合题意；
CD．该实验采用等效替代法，因此在用两个细绳套拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线的结点拉到与步骤B中结点位置重合，同时记录钩码个数和对应细线的方向且保持静止，故CD正确，不符合题意。
故选B。
8．D
【详解】
A．合力不一定大于其中一个分力，也不一定小于另一个分力，故A错误；
B．当分力之间的夹角不变，例如为180°，分力增大时，合力的大小可能不变，也可能减小，故B错误；
C．三个共点力大小分别为4N、5N、9N，它们之间夹角可以变化，则合力最大是18N，最小0N，故C错误；
D．合力和它的两个分力是一种等效替代关系，大小遵循平行四边形定则，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
如图
依题意知阻拦索夹角θ=，根据平行四边形定则，阻拦索承受的张力大小为牵引力大小F
故选B。
10．D
【详解】
F2、F3、F4和F1四个共点力合力为零，则F2、F3、F4三个力的合力F与F1等大反向。将方向沿顺时针转过120°时，F与F1的夹角为60°，根据矢量合成法则，结合三角形知识，此时物体所受合力大小为
故选D。
11．D
【详解】
A．当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果和原来几个力的共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力就叫做这个力的分力，故A错误；
B．合力与它的两个分力的方向可以共线，或者不共线，故B错误；
C．处于共点力平衡状态的物体可以是匀速直线运动或静止，故C错误；
D．若质点在三个力作用下处于平衡状态，则三个力的合力为零，根据合成法可知任意两个力的合力与另外一个力等大反向，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．1N与1N合成，它们二者的合力最大是2N，最小是0N，当与第三个力为3N时合成，最终合力最小为1N，不可能为零，不可能处于平衡状态，故A错误；
B．2N与3N合成，它们二者的合力最大是5N，最小是1N，当与第三个力为4N时合成，最终合力最小为0N，可以为零，处于平衡状态，故B正确；
C．3N与5N合成，它们二者的合力最大是8N，最小是2N，当与第三个力为10N时合成，最终合力最小为2N，不可能为零，不可能处于平衡状态，故C错误；
D．4N与5N合成，它们二者的合力最大是9N，最小是1N，当与第三个力为10N时合成，最终合力最小为1N，不可能为零，不可能处于平衡状态，故D错误。
故选B。
13．D
【详解】
A、和的合力取值范围为：，而不在这个范围内，故合力不能为零，即物体不可能处于平衡状态，故选项A错误；
B、和的合力取值范围为：，而不在这个范围内，故合力不能为零，即物体不可能处于平衡状态，故选项B错误；
C、和的合力取值范围为：，而不在这个范围内，故合力不能为零，即物体不可能处于平衡状态，故选项C错误；
D、和的合力取值范围为：，而在这个范围内，故合力可能为零，即物体可能处于平衡状态，故选项D正确．
14．B
【详解】
由对称性可得，力F的反向延长线为∠BAC的角平分线时，两绳受张力大小相等，故
故ACD错误，B正确。
故选B。
15．C
【详解】
A．力与分力的作用效果是相同的，合力与分力可以相互替代，“探究两个互成角度的力的合成规律”实验应用等效替代法，故A正确，A项不符题意；
B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，故B正确，B项不符题意；
C．在通过平面镜观察桌面的微小形变实验中，用到了放大法，故C错误，C项符合题意；
D．根据速度定义式，当△t极小时表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，故D正确，D项不符题意；
故选C。
16．34 0
【详解】
两个力的合力的最大值为 F1+F2，最小值为|F1-F2|，第三个力只要在这两个力范围内，三个力的合力就可能为零，而F3的大小范围在6N≤F3≤18N，所以物体所受合力的最大值是34N，最小值为0．
17．12； 0；
【详解】
当三个力同向时，合力最大，为12N，
3N、4N的合力的范围是1N≤F≤7N，所以当3N、4N的合力为5 N的时候，与第三个力大小相等方向相反，此时的合力最小为0
点晴：对于三个力合力的最大值总等于三力之和，但合力最小值不一定等于两个较小力的和与最大力之差，要判断三力能否平衡，如能平衡，合力的最小值为零．
18．71.8°
【详解】
[1]令F1=10N，F2=20N，F合=25N。设此两个共点力的夹角为θ，则根据三角形法则以及余弦定理有
代入数据解得θ≈71.8°。
19．C 3.00 甲
【详解】
(1)[1]合力与分力是等效替代的关系，故相同的作用效果指的是橡皮条在同一方向上伸长到同一位置。
故选C。
(2)[2]图中弹簧测力计的分度值为0.1N，估读到下一位后弹簧测力计的读数为3.00N。
(3)[3]力的合成与分解遵循平行四边形法则，理论上的合力应在平行四边形的对角线上，实际上的合力应与橡皮条在同一直线上，由于实验误差，两合力不会完全重合，有一定偏差，故甲同学的实验结果比较符合实验事实。
故选甲。
20．见解析
【详解】
作图法：
F1、F2的图示及力的合成图如下图所示：
根据比例关系可知合力大小为20N，方向与F2夹角为37°．
计算法：
根据力的合成可知
方向与F2夹角正切
即
21．(1) ；(2)80N，60N
【详解】
(1)如图所示
(2)如图做出平行四边形，可得
风力和绳子拉力的合力F为
绳子拉力F2的大小为
22．5N
【详解】
设两个力大小为，且，
由题意，有同向时，反向时解得；
解当两个力垂直时，其合力的大小；
23．
【详解】
通过平行四边形法则即可作出。