4.1科学探究：力的合成 高一物理鲁科版（2019）必修第一册同步课时训练（含答案）

4.1科学探究：力的合成
一、练概念
1.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
2.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
3.两个大小相等的共点力，当它们夹角为时，合力为F，当它们的夹角为时，合力大小为( )
A. B. C.F D.
4.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
二、练能力
5.已知两个共点力和不共线，若的大小和方向保持不变，的方向也保持不变，仅增大的大小。在逐渐增大的过程中，关于合力F的大小，下列说法正确的是( )
A.若和的夹角为锐角，F一定不断变大
B.若和的夹角为锐角，F有可能先变小后变大
C.若和的夹角为钝角，F有可能先变小后变大
D.若和的夹角为钝角，F有可能一直变大
6.物体受到三个共点力作用，矢量关系如图所示，则它们的合力大小为( )
A.0 B. C. D.
7.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
8.如图所示在同一平面内，大小分别为1 N、2 N、3 N、4 N、5 N、6 N的六个力共同作用于一点，其合力大小为( )
A.0 B.1 N C.2 N D.3 N
9.如图所示，1654年在德国马德堡市，有人做了著名的马德堡半球实验，各用八匹马组成的两支马队将两个半球拉开。如果用两头大象来代替两支马队，这两个半球也能被拉开。下列说法错误的是( )
A.一头大象的拉力与八匹马的拉力在作用效果上是相等的
B.一头大象的拉力可以等效替代八匹马的拉力
C.一头大象的拉力是八匹马拉力的分力
D.一头大象的拉力是八匹马拉力的合力
10.如图甲为“探究两个互成角度的力的合成规律”实验装置，主要步骤如下：
将如图甲中木板水平固定，用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下橡皮条与细绳套结点的位置O点、两弹簧测力计的读数和以及两细绳套的方向；
再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到O点，记下弹簧测力计的示数F和细绳套的方向。
（1）弹簧测力计的示数（如图乙所示）_______N；
（2）在图丙中记录了的方向，请选定合适的标度，以O为作用点，在图丙中画出力的图示；
（3）按平行四边形定则画出它们的合力，并量出________N。
11.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和，回答下列问题：
（1）改变钩码个数，实验不能完成的是________；
A.钩码的个数 B.钩码的个数
C.钩码的个数 D.钩码的个数
（2）在拆下钩码和绳子前，下列不需要的步骤是________；
A.标记结点O的位置，并记录三段绳子的方向
B.量出三段绳子的长度
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，你认为图示中________是正确的。（填“甲”或“乙”）
12.李明同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两个弹簧测力计拉力的大小，如图甲所示。
（1）试在图甲中作出无实验误差情况下和的合力图示，并用F表示此力。
（2）有关此实验，下列叙述正确的是_________。
A.本实验采用的科学方法是理想实验法
B.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
C.两次拉橡皮筋时，把橡皮筋拉到相同的长度，效果也是一样的
D.两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
（3）图乙是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中___________（填学生的姓名）的实验比较符合实验事实。（力是用一个弹簧测力计拉时的拉力）
答案以及解析
1.答案：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。
2.答案：BD
解析：3 N、4 N的合力范围为，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，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，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，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。
3.答案：B
解析：由题意，两个大小相等的共点力，当它们的夹角为时合力为F，则两个力的大小等于F，当这两个力之间的夹角为时，合力大小为，故B正确。
4.答案：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。
5.答案：ACD
解析：若夹角θ的范围为：，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，合力一定增加，故C、D对。
6.答案：C
解析：由平行四边形定则可知，的合力为，所以三个共点力的合力为，故C正确。
7.答案：B
解析：由图像可知，当两分力的夹角为时，合力为5 N，即，当两分力的夹角为180°时，合力为1 N，即，由二式解得或，故选B。
8.答案：A
解析：先将同一直线上的三对力进行合成，可得三个合力均为3 N且互成120°角，所以总合力为零，故A正确。
9.答案：C
解析：一头大象的拉力与八匹马的拉力的作用效果相同，所以一头大象的拉力可以等效替代八匹马的拉力，即一头大象的拉力是八匹马拉力的合力，故选C。
10、
（1）答案：3.90
解析：弹簧测力计的分度值为0.1 N，示数为3.90 N。
（2）答案：见解析
解析：力的图示如图所示。
（3）答案：4.30
解析：按平行四边形定则画出它们的合力，并量出合力大小约4.30 N。
11、
（1）答案：B
解析：三段绳子上钩码的个数应满足三角形的三边关系，即任意两处钩码的个数和大于第三处钩码的个数，所以不能完成实验的是选项B。
（2）答案：BCD
解析：在拆下钩码和绳子前，需要标记结点O的位置，并记录三段绳子的方向和钩码的个数，所以不需要的步骤是B、C、D。
（3）答案：甲
解析：应该处于竖直方向，所以甲是正确的。
12.答案：（1）图见解析
（2）D
（3）张华
解析：（1）按力的平行四边形定则作出和的合力的示意图，如图所示。
（2）本实验采用的科学方法是等效替代法，故A错误；两弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，B错误；两次拉橡皮筋时，为了使两次达到相同的效果，橡皮筋结点必须拉到同一位置O，不能只拉长到相同长度，故C错误，D正确。
（3）该实验中F是由平行四边形定则得出的合力，而是通过实际实验得出的，故应与橡皮筋在同一直线上，而F与、组成平行四边形，故张华同学所得比较符合实验事实。
2