粤教版物理必修1课时训练 13力的等效和替代

课时训练13　力的等效和替代
基础夯实
1.如图所示,日光灯管用两悬绳吊在天花板上,设两悬绳的拉力分别为F1、F2,其合力为F,则关于灯管受力的说法中正确的是(　　)
A.灯管只受F1和F2的作用
B.灯管受F1、F2和F的共同作用
C.灯管受F1、F2、F和重力的共同作用
D.灯管受F1、F2和重力的共同作用
答案:D
解析:灯管受两悬绳的拉力F1、F2作用,同时还受自身的重力作用而处于平衡状态,所以选项D正确.F1、F2的合力F只是在效果上与F1和F2共同作用的效果相同,在受力分析中不能与F1、F2同时出现.
2.在做“互成角度的两个力的合成”实验时,以下说法中正确的有(　　)(导学号51090128)
A.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,应使两细绳之间的夹角为90°,以便算出合力的大小
B.用两只弹簧测力计拉时,结点的位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合
C.用两只弹簧测力计拉时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉时拉力的图示F'必须完全重合,否则说明力的合成的平行四边形定则不是普遍成立的
D.用两只弹簧测力计拉时,结点的位置没有必要与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合
答案:B
解析:A项中应当以60°、90°、120°等各种角度实验,B项正确,D项错误.结点重合才能体现力的等效性,C项错误.应允许有一定的测量、作图等误差.
3.两个大小和方向都确定的共点力,其合力的(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.大小和方向都确定
B.大小确定,方向不确定
C.大小不确定,方向确定
D.大小、方向都不确定
答案:A
解析:两个固定的力的合成是唯一的,故A项正确.
4.关于合力与分力的关系,下列说法中正确的是(　　)
A.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力等值反向,这两个力的合力为零
B.作用在某物体上的两个力,它们的合力和这两个力都同时作用在该物体上
C.合力的大小一定等于各分力的大小之和
D.合力的大小可能等于其中某一个分力的大小
答案:D
解析:只有作用在同一物体上的几个力才能谈合成问题,作用在不同物体上的力无任何合力问题可谈,A项错误;合力和分力只是一种效果替代关系,各分力可以是性质不同的各种力,而合力只是反映各分力共同作用效果的效果力,合力并没有真正作用在物体上,B项错误;合力和分力等效但并不一定等值,力的运算遵循一定的规律,合力的大小不一定等于各分力的大小之和(除非各分力方向相同),合力可能大于、等于或小于其中的一个分力,C项错误,D项正确.
5.
一个重力为20
N的物体置于光滑的水平面上,当用一个F=5
N的力竖直向上拉该物体时,如图所示,重力与拉力的合力为(　　)
A.15
N
B.25
N
C.0
D.无法确定
答案:A
解析:重力与拉力的合力F合=mg-F=15
N.
6.如图所示,物体受到的多个力中不是共点力的是(　　)
答案:D
解析:选项A中静止在斜面上的物体受重力、斜面支持力和摩擦力,三力平衡,三个力是共点力;选项B中物体受重力和桌面的支持力,二力平衡,是共点力;选项C中篮球受重力、绳的拉力和墙面的弹力,三力平衡,是共点力;选项D中重物受重力和两根绳的拉力三个力作用,三个力平行不可能构成共点力,故选项D不是共点力.
7.(多选)关于两个分力F1、F2及它们的合力F,下列说法正确的是(　　)
A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B.两分力F1、F2一定是同种性质的力
C.两分力F1、F2一定是同一个物体所受的力
D.两分力F1、F2与F是物体同时受到的三个力
答案:AC
解析:只有同一个物体的受力才能合成,分别作用在不同物体上的力不能合成;合力是对原来几个力的等效替换;分力可以是不同性质的力;在受力分析时,分力与合力不能同时存在,故正确选项为A、C.
8.(多选)关于共点力,下列说法中错误的是(　　)
A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,这两个力是共点力
B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力
C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点不在同一点上,则这几个力一定不是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用线可以汇交于一点,则这几个力是共点力
答案:AC
解析:作用在一个物体上的几个力,如果作用在物体的同一点,或者虽不作用在物体的同一点,但力的作用线交于一点,则这几个力是共点力,所以C错,D对;大小相等、方向相反的力不一定作用在同一点,但一对平衡力必在同一直线上,是共点力,所以A错误,B正确.
能力提升
9.(多选)两个力的合力为F,如果它们之间的夹角固定不变,使其中一个力增大,则(　　)(导学号51090129)
A.合力F一定增大
B.合力F的大小可能不变
C.合力F的大小可能增大,也可能减小
D.当θ<90°时,合力F一定减小
答案:BC
解析:
设两力Fa、Fb之间的夹角为钝角,由图所示可知,当Fa逐渐增大为Fa1、Fa2、Fa3时,其合力由原来的F变为F1、F2、F3,它们可能小于F,可能等于F,也可能大于F,故B、C正确,A错误.若Fa、Fb之间的夹角θ<90°,同理可以判断出D错误.
10.(多选)如图所示,在“寻找等效力”实验中,用力F1、F2通过弹簧测力计拉动橡皮筋端点的小圆环,使橡皮筋两次伸长,实验中必须确保(　　)
A.F大小等于F1大小与F2大小之和
B.F大小等于F1大小与F2大小之差
C.橡皮筋的伸长量不能超过弹性限度
D.两次橡皮筋伸长量均应使小圆环处于同一位置
答案:CD
解析:本实验中F1与F2大小之和或差并不等于F的大小,它们的大小关系满足平行四边形定则,选项A、B错误;本实验橡皮筋的伸长量不能超过弹性限度,选项C正确;这两次实验中橡皮筋伸长的长度相同,即F1和F2共同作用效果与F的作用效果是相同的,选项D正确.
11.
设有五个力作用于A点,这五个力的大小和方向相当于正六边形的两条邻边和三条对角线,如图所示.已知
F3=20
N,则这五个力的合力大小为　　　N,方向　　　　.
答案:60　与F3相同
解析:仔细观察图形,可看出巧妙的地方在于将F1平移到F4末端后,则F1与F4的合力与F3大小相等、方向相同;同理可知,F2和F5的合力也与F3大小相等、方向相同.这样,便可将五个力等效为三个共点同向的F3的合力,即其合力大小为60
N,方向与F3相同.
12.
如图所示,一个木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力,即F1、F2和静摩擦力作用,而且三个力的合力为零,其中F1=10
N、F2=2
N,若撤去力F1,则木块在水平方向受到的合力为多少 (导学号51090130)
答案:0
解析:F1和F2的合力F12=F1-F2=8
N,方向向右,又因物体受三个力作用且合力为零,故静摩擦力f=8
N,方向向左.若撤去力F1,则木块受F2作用而有向左运动的趋势,此时物体受到的静摩擦力为2
N,方向向右,木块仍保持静止状态,木块在水平方向受到的合力为0.
13.小丽用如图甲所示的装置探究“等效力”.用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后.其部分实验操作如下,请完成下列相关内容:(导学号51090131)
甲
乙
丙
A.如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;
B.卸下钩码然后将两绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO的　　　　及两弹簧测力计相应的读数.图乙中B弹簧测力计的读数为　　　　
N;
C.小丽在坐标纸上画出两拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示,请在图丙中作出FA、FB的合力F';
D.已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示,观察比较F和F',得出结论.
答案:方向　11.40　如图所示　在误差范围内,FA与FB的合力与F是等效的
解析:因为力是矢量,所以处理实验数据时,一定要记下细绳套AO、BO的方向,其方向表示力的方向.在误差允许范围内,FA与FB的合力与F是等效的.