2025教科版高中物理必修第一册同步练习题（有解析）--4　力的合成

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2025教科版高中物理必修第一册
4　力的合成
基础过关练
题组一　对合力与分力关系的理解
1.(多选题)(2024四川南充高中期中)以下关于分力与合力关系的叙述中,正确的是 (　　)
A.合力与分力同时作用于物体上
B.合力可能小于它的任意一个分力
C.两个分力大小一定,夹角越大,合力越大
D.合力的大小可能等于其中一个分力的大小
2.(多选题)(2024四川宜宾叙州二中模拟)如图所示,完全相同的两个吊灯,左边的吊灯受一个A绳拉力的作用,右边的吊灯受到B绳和C绳拉力的共同作用,两灯均处于静止状态,则下列说法正确的是 (　　)
A.A绳对灯的拉力与灯的重力是等效的
B.B、C两绳对灯的拉力与A绳对灯的拉力等效
C.B绳对灯的拉力和C绳对灯的拉力可以看做A绳对灯拉力的分力
D.A绳的拉力等于B绳的拉力和C绳的拉力的和
题组二　力的合成
3.大小分别为30 N和25 N的两个力,同时作用在一个物体上,对于合力F大小的估计最恰当的是 (　　)
A.F=55 N　　　B.25 N≤F≤30 N
C.25 N≤F≤55 N　　　D.5 N≤F≤55 N
4.(2024吉林长春外国语学校)一平面内有三个大小相等的共点力,如图甲、乙、丙所示,各图的合力大小分别记为F甲、F乙、F丙,则下列判断正确的是 (　　)
A.F甲>F乙>F丙　　　B.F甲>F丙>F乙
C.F乙>F甲>F丙　　　D.F乙>F丙>F甲
5.设有三个力同时作用在质点P上,它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和一条对角线,如图所示,这三个力中最小的力的大小为F,则这三个力的合力等于 (　　)
A.3F　　　B.4F　　　C.5F　　　D.6F
6.(2024四川成都期中)如图所示,一物体受到恒力F1作用,同时受到从0开始增大的F2作用,两力之间的夹角θ不变,则随着F2从0开始增大,物体受到的合力 (　　)
A.逐渐增大　　　B.先减小后增大
C.始终大于F1　　　D.始终小于F1
7.(多选题)(2023广东肇庆中学期中)如图所示,两人共提一桶水缓缓行进,则 (　　)
A.两人手臂间的夹角小些省力
B.两人手臂间的夹角大些省力
C.调整两人手臂间的夹角,可以做到每个人对水桶的拉力大于水和水桶的重力
D.不论两人手臂间的夹角如何,每个人对水桶的拉力一定小于水和水桶的重力
题组三　实验:探究两个互成角度的力的合成规律
8.(多选题)在探究二力合成规律的实验中,下列措施有利于减小实验误差的是 (　　)
A.橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力适当大些
B.两个分力F1和F2间的夹角要大些
C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板
D.拉橡皮条的细绳要细些,而且要稍长一些
9.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示,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,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)本实验中“等效替代”的含义是　　　　。
A.橡皮条可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
(2)图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。
(3)下列措施中可减小实验误差的是　　。
A.拉橡皮条的细绳细些且长度适当
B.拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板板面平行
C.记录弹簧测力计拉力方向时,标记同一细绳方向的两点要远些
D.应使拉力F1和F2的夹角为90°
10.(2024浙江衢州期末)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中
(1)图甲中A、B是两个带细绳套的橡皮筋,为了减少实验误差,选择　　　　(选填“A”或“B”)更合适。
(2)下列说法正确的是　　　　。
A.应选择劲度系数相同的弹簧测力计
B.细绳与弹簧测力计的轴线应尽可能共线
C.重复多次实验,都应将橡皮筋结点拉到O点
D.应作出力的示意图来探究合力与分力的关系
(3)将橡皮筋的一端用图钉固定,另一端用两个弹簧测力计通过细绳将结点拉到O点,标记O点及两拉力的方向,读出弹簧测力计a的读数F1为2.10 N,弹簧测力计b的读数F2如图乙所示,其读数为　　　　N。现改用一个弹簧测力计仍将结点拉到O点,则该弹簧测力计读数可能是图　　　　。
　　
(4)若要测量该弹簧测力计中弹簧的劲度系数,还必须用到的器材是　　　　。
A.钩码　　B.铁架台　　C.刻度尺
能力提升练
题组一　力的合成的应用
1.(2024四川成都期中)如图所示,用一根轻质细绳将一幅重力为10 N的画框对称悬挂在墙壁上,当绳上的拉力为10 N时,两段细绳之间的夹角θ为 (　　)
A.45°　　　B.60°　　　C.90°　　　D.120°
2.(2024山东泰安一中期中)歼-35舰载机在航母上降落时,需利用阻拦系统使之迅速停下。如图,某次着舰时,飞机钩住阻拦索中间位置,两段绳索夹角为120°时阻拦索中张力为F,此刻飞机受阻拦索作用力的大小为 (　　)
A.F　　　B.F　　　C.F　　　D.2F
3.(2024云南昆明一中期末)如图所示,水平横梁一端B插在墙壁内,另一端装有光滑轻小滑轮C,一轻绳一端A固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为10 kg的重物,∠ACB=30°,则滑轮受到绳子的作用力大小为(重力加速度g取10 m/s2) (　　)
A.50 N　　　B.50 N　　　
C.100 N　　　D.100 N
4.(2024江西宜春宜丰中学期中)在研究共点力合成实验中,得到如图所示的合力F与两个力夹角θ的关系图线,则下列说法正确的是 (　　)
A.2 N≤F≤14 N
B.2 N≤F≤10 N
C.两分力大小分别为2 N和8 N
D.两分力大小分别为6 N和8 N
5.(2023广西南宁横州中学月考)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sin 37°=0.6,cos 37°=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。
题组二　实验数据处理
6.(2023四川攀枝花期中)某同学按如图(a、b、c)所示的步骤完成了“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。
(1)关于此实验,下列说法中正确的是　　　。
A.弹簧测力计的读数越大越好,且一定要取整数
B.两个分力F1、F2的方向要垂直,便于合力计算
C.两次拉橡皮筋时,只需保证橡皮筋伸长量相同即可
D.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
(2)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。
题组三　实验创新设计
7.(2024北京九中月考)某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上钉上白纸,
固定两个滑轮A和B(绳与滑轮间的摩擦不计),三根绳子的结点为O,在左右及中间的绳端分别挂上个数为N1、N2和N3的钩码,每个钩码的质量相等。当系统达到平衡时,根据钩码个数可读出三根绳子的拉力大小F1、F2和F3。下列说法正确的是 (　　)
A.当钩码的个数N1=N2=N3=3时可以完成实验
B.实验中必须测量AO和BO间的夹角
C.实验中不需要记录结点O的位置
D.实验中必须用天平测出钩码的质量
8.(2024湖北武汉期末)小明在家中用一根轻弹簧、水瓶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,验证力的平行四边形定则。实验步骤如下:
①先用图钉A将弹簧一端固定在白纸上,弹簧另一端通过细绳L1悬挂矿泉水瓶(与墙、纸无摩擦),如图甲所示;
②将另一细绳L2拴于细绳L1上O点,并将细绳L2水平拉直后用图钉B固定在白纸上:记下A、B、O的位置,如图乙所示;
③在保证O点位置不变的情况下,交换弹簧与细绳L2的位置,使其方向与②中对应方向平行,如图丙所示;
④按照上述方法改变弹簧与细绳L2的夹角多测几次。
　　
(1)对于本实验,下列说法或操作正确的是　　　　;(选填选项前的字母)
A.还需要用天平测出矿泉水的质量
B.还需要测量弹簧的原长以及图甲、乙、丙中弹簧的长度
C.为了保证实验结果尽可能准确,弹簧与细绳L2的夹角应该越大越好
D.步骤④中每次重复实验时,都应保证O点位置与第一次实验记录的位置一致
(2)小明在进行步骤③时由于粗心将水瓶中的水洒落了少许,但弹簧和细绳L2的方向都与②中平行,O点位置也与②中重合,这一操作　　　　(选填“会”或“不会”)造成误差。
答案与分层梯度式解析
4　力的合成
基础过关练
1.BD 2.BC 3.D 4.C 5.A 6.B 7.AC 8.ACD
1.BD　合力与分力是等效替代的关系,不会同时作用在物体上,A错误;合力可能大于分力,可能等于分力,也可能小于分力,B、D正确;两个分力大小一定,夹角越大,合力越小,C错误。
2.BC　A绳拉力产生的效果是使灯吊在空中,重力的效果是使灯有向下运动的趋势,选项A错误;A绳的拉力产生的效果是使灯吊在空中,B、C两绳的拉力产生的效果也是使灯吊在空中,所以A绳的拉力和B、C绳的拉力是等效的,可以相互替代,即B、C两绳的拉力可以看作A绳拉力的分力,A绳的拉力也可以看作B、C两绳拉力的合力,它们之间满足平行四边形定则,而不能简单认为A绳的拉力等于B绳的拉力和C绳的拉力的和,选项D错误,B、C正确。
3.D　两力同向,合力大小为55 N,两力反向,合力大小为5 N,故合力的取值范围为5 N≤F≤55 N,故D正确。
4.C　将甲中的力合成,如图所示
可知F甲=2F cos 30°-F=(-1)F;乙中合力大小为F乙=F,丙中的三个力互成120°角,任何两个力的合力都与第三个力等大反向,则合力为零,所以F乙>F甲>F丙,故选C。
方法技巧　多力合成的方法
(1)多个力合成的基本方法仍是平行四边形定则。
(2)具体做法是先任选两个分力求出它们的合力,用求得的结果再与第三个分力求合力,直到将所有分力的合力求完。
(3)可以利用对称性,先将方向相反的力合成,再进行下一步的合成。
5.A　由几何关系得F3=2F,又因为F1、F2夹角为120°,大小均为F,故F1、F2的合力大小为F,方向与F3相同,因此三个力的合力大小为3F,A正确。
6.B　
根据平行四边形定则,作出F1与F2的合力,如图所示。由图可知,随着F2从0开始增大,物体受到的合力先减小后增大,一开始合力小于F1,之后合力大于F1,选B。
7.AC　合力一定时,两个分力的夹角越小,分力越小,则两人手臂间的夹角小些省力,A正确,B错误;根据力的合成可知,调整两人手臂间的夹角,当大于120°时,每个人对水桶的拉力大于水和水桶的重力,C正确,D错误。
8.ACD　拉力适当大些能减小误差;两个分力F1和F2间的夹角大小适中即可,选项A正确,B错误;橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板,目的是使拉力与木板在同一水平方向,选项C正确;细绳细些且稍长些便于确定力的方向,选项D正确。
9.答案　(1)D　(2)F'　(3)ABC
解析　(1)本实验中“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代,故D正确。
(2)题图乙中的F是合力的理论值,而F'是合力的实际值,两力中,方向一定沿AO方向的是F'。
(3)拉橡皮条的细绳应细些且长度适当,以便确定力的方向,选项A正确;拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板板面平行,选项B正确;记录弹簧测力计的拉力方向时,标记同一细绳方向的两点要远些,这样可减小记录方向时产生的误差,选项C正确;拉力F1和F2的夹角不一定为90°,大小适当即可,选项D错误。
10.答案　(1)A　(2)B　(3)1.50　B　(4)C
解析　(1)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,为减小实验误差,细绳要长一些,带细绳套的橡皮筋应选A。
(2)实验通过弹簧测力计测量细绳的拉力,不需要选择劲度系数相同的弹簧测力计,故A错误;为减小实验误差,细绳与弹簧测力计的轴线应尽可能共线,故B正确;重复多次实验,不需要将橡皮筋结点拉到O点,只需保证每一组实验中,将橡皮筋结点拉到同一点,故C错误;应作出力的图示来探究合力与分力的关系,故D错误。
(3)弹簧测力计b的读数为F2=1.50 N。根据平行四边形定则,F1、F2合力范围为|F1-F2|≤F≤|F1+F2|,即0.60 N≤F≤3.60 N,图A弹簧测力计示数为0.40 N,图B弹簧测力计示数为3.20 N,图C弹簧测力计示数为4.10 N,故该弹簧测力计读数可能是图B。
(4)若要测量该弹簧测力计中弹簧的劲度系数,还必须用刻度尺测量弹簧的形变量,不需要使用钩码、铁架台。故选C。
能力提升练
1.D 2.A 3.C 4.AD 7.A
1.D　两段细绳的拉力大小相等,设为T,则T=10 N,两边拉力的合力F=G=10 N,由平行四边形定则可知θ=120°,D正确。
2.A　
飞机所受阻拦索的作用力为两段绳索中张力的合力,如图所示,由平行四边形法则结合数学知识知,歼-35所受阻拦索的力的大小为F合=2F cos 60°=F,选A。
3.C　滑轮受到绳子的作用力的大小等于AC和CD两段轻绳的弹力的合力。同一根轻绳中的弹力大小相等,即TAC=TCD=Mg=100 N,因为AC和CD两段轻绳的夹角为120°,根据平行四边形定则,滑轮受到绳子作用力的大小F=TAC=TCD=100 N,方向与水平方向成30°斜向左下,故A、B、D错误,C正确。
4.AD　由题图知,F1-F2=2 N,=10 N,解得F1=8 N,F2=6 N,故2 N≤F≤14 N,A、D正确。
5.答案　(1)图见解析　(2)80 N　60 N
解析　(1)根据平行四边形定则作图,如图所示
(2)根据作出的平行四边形可得,风力和绳子拉力的合力大小为F=F1 cos37°=80 N,绳子拉力F2的大小为F2=F1 sin37°=60 N。
6.答案　(1)D　(2)图见解析　12　
解析　(1)实验要求方便、准确,为减小误差,弹簧测力计示数应适当大一点,但并不是越大越好,也不一定取整数,A错误;实验中两个分力夹角不宜太大也不宜太小,且两个分力F1、F2的方向不一定要垂直,B错误;为了保证效果,两次拉橡皮筋时,需要将橡皮筋结点拉到同一位置,并不是伸长量相同即可,C错误;为了减小实验误差,拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行,D正确。
(2)根据平行四边形定则,作出的合力F如图所示;
根据题意可知,每个正方形小格的边长代表2 N,可知合力F的大小为F=6×2 N=12 N。
7.A　根据钩码个数可读出三根绳子的拉力大小F1、F2和F3,因此实验中不必用天平测出钩码的质量,D错误。对O点受力分析,由于结点O受三个共点力平衡,因此当钩码的个数N1=N2=N3=3时能构成一个三角形,可以完成实验,A正确。实验中必须记录AO和BO的方向,不必测量AO和BO间的夹角,B错误。为验证平行四边形定则,必须先明确受力点才能作受力图,即标记结点O的位置,所以实验中需要记录结点O的位置,C错误。
8.答案　(1)B　(2)会
解析　(1)根据实验原理可知甲图可测量合力,乙、丙两图测量分力,结合胡克定律可知还需要测量弹簧的原长以及图甲、乙、丙中弹簧的长度,以便比较三个力的大小,不需要用天平测量矿泉水的质量,故A错误,B正确;为了保证实验结果尽可能准确,弹簧与细绳L2的夹角适当即可,故C错误;步骤④中每次重复实验时,不需要保证O点位置与第一次实验记录的位置一致,从而使实验更具有普遍性,故D错误。
(2)小明在进行步骤③时由于粗心将水瓶中的水洒落了少许,虽然弹簧和细绳L2的方向都与②中平行,O点位置也与②中重合,但会导致弹簧弹力变小,从而造成实验误差。
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