高中物理人教版必修一假期作业：第三章　第四节力的合成+Word版含解析

第四节　力的合成
　　　　　　　　　　　　　　　　
一、选择题
1．(求合力)(多选)当两共点力F1和F2的大小为以下哪组数据时，其合力大小可能是2 N(　　)
A．F1＝6 N，F2＝3 N B．F1＝3 N，F2＝3 N
C．F1＝2 N，F2＝4 N D．F1＝5 N，F2＝1 N
答案　BC
解析　由|F1－F2|≤F≤F1＋F2可知，B、C正确。
2．(求分力)有两个共点力，一个是F1＝40 N，一个是F2，它们的合力是F＝100 N，则F2的大小可能是(　　)
A．20 N B．40 N C．80 N D．160 N
答案　C
解析　两个共点力的合力大小的取值范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。根据以上关系，可以求得F2大小的取值范围是60 N≤F2≤140 N。故C正确。
3．(求合力)某物体在n个共点力的作用下处于静止状态，若把其中一个力F1的方向沿顺时针方向转过90°，而保持其大小不变，其余力保持不变，则此时物体所受的合力大小为(　　)
A．F1 B.F1 C．2F1 D．0
答案　B
解析　物体受n个力处于静止状态，则其中(n－1)个力的合力一定与剩余的那个力等大反向，故除F1以外的其他各力的合力大小等于F1，方向与F1的方向相反，故当F1转过90°后，物体受到的合力大小应为F1，B正确。
4．(求合力)如图所示，质量为6 kg的物体在水平向右、大小为20 N的推力F的作用下向右运动，物体与地面之间的动摩擦因数为0.2，则物体所受的合力为(　　)
A．20 N，水平向右 B．12 N，水平向左
C．32 N，水平向右 D．8 N，水平向右
答案　D
解析　先对物体进行受力分析，物体受重力、支持力、滑动摩擦力、水平推力四个力的作用，其中重力、支持力大小相等，方向相反，作用效果相互抵消，所以物体所受合力即为滑动摩擦力与水平推力的合力。滑动摩擦力f＝μFN＝μmg＝12 N，水平向左，故合力F合＝F－f＝8 N，方向与F方向相同，即水平向右。故D正确。
5．(合力分力关系)一根轻质细绳能承受的最大拉力为G，现把一重力为G的物体系在绳的中点，两手先并拢分别握住绳的两端提物体，然后缓慢并左右对称地分开，若想绳不断，两绳间的夹角不能超过(　　)
A．45° B．60° C．120° D．135°
答案　C
解析　取物体为研究对象，它共受三个力作用，其中两绳拉力的合力必竖直向上，且大小等于重力G。由合力与分力的关系可知，当细绳拉力为G时，两绳间的夹角最大，此时合力与两分力大小相等，则两绳间夹角为120°。故C正确。
6．(求合力)某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1 N的大小的力)，该物体所受的合外力大小正确的是(　　)
A．甲图中物体所受的合外力大小等于4 N
B．乙图中物体所受的合外力大小等于2 N
C．丙图中物体所受的合外力大小等于0
D．丁图中物体所受的合外力大小等于0
答案　D
解析　用作图法可得甲图中合力等于5 N，乙图中合力等于5 N，丙图中合力等于6 N，丁图中合力等于0，故D正确。
7．(合力分力关系)如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止，下列判断正确的是(　　)
A．F1>F2>F3 B．F3>F1>F2
C．F2>F3>F1 D．F3>F2>F1
答案　B
解析　由连接点P在三个力作用下静止知，三个力的合力为零，即F1、F2二力的合力F3′与F3等大反向。三力构成的平行四边形如图所示，由数学知识可知F3>F1>F2，B正确。
8．(合力分力关系)一运动员双手对称地握住单杠，使身体悬空。设每只手臂所受的拉力都是T，它们的合力是F，若两臂之间的夹角增大，则(　　)
A．T和F都增大 B．T和F都减小
C．T增大，F不变 D．T不变，F增大
答案　C
解析　以运动员为研究对象，两臂所受拉力的合力F的大小和重力的大小相等，当两臂之间的夹角增大时，合力F不变，T增大。故C正确。
9．(合力分力关系)(多选)在研究共点力合成实验中，得到如图所示的合力与两力夹角θ的关系曲线，关于合力F的范围及两个分力的大小，下列说法中正确的是(　　)
A．2 N≤F≤14 N
B．2 N≤F≤10 N
C．两力大小分别为2 N、8 N
D．两力大小分别为6 N、8 N
答案　AD
解析　由图象得：θ＝π时，两分力F1、F2垂直，合力为10 N，即＝10；θ＝π时，两分力方向相反，即两分力相减，|F1－F2|＝2，联立解得：F1＝8 N，F2＝6 N，合力的范围F1－F2≤F≤F1＋F2，即2 N≤F≤14 N。故A、D正确，B、C错误。
10．(实验误差)(多选)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，下列哪些方法可减小实验误差(　　)
A．两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些
B．两个分力F1、F2的大小要尽量大些
C．拉橡皮条的细绳要稍长一些
D．描点作图时的铅笔尖一些，并使图尽量大些
答案　BCD
解析　作图时比例大些，使弹簧测力计的示数大些，可以减小相对误差，B正确；使拉橡皮条的细绳长些，可使记录绳的方向时，确定的点与结点O距离大些，减小连线时的相对误差，C正确；使铅笔尖一些，作图大一些，可使作图产生的误差减小，D正确。因此B、C、D所说的要求都能起到减小实验误差的作用。在实验中，两个分力F1、F2的夹角θ太大，用平行四边形作图得到的合力F的误差较大，所以在实验中不要把θ角取得太大，A错误。
11．(合力分力关系)(多选)如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内。为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是(　　)
A．只增加绳的长度
B．只增加重物的质量
C．只将病人的脚向左移动
D．只将两定滑轮的间距变大
答案　BC
解析　脚受到的拉力等于两侧绳拉力的合力，只增加绳的长度，绳的拉力和θ角均不变，所以脚受到的拉力不变，A错误；只增加重物的质量，绳的拉力增大，所以合力增大，B正确；只将病人的脚向左移动，θ角减小，合力将增大，C正确；只将两定滑轮间距变大，θ角变大，合力将减小，D错误。
二、非选择题(按照题目要求作答，计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题注明单位)
12．(实验综合)某同学在学完“力的合成”后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则。他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验。
A．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向
B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数F
C．将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上。在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧测力计的示数如图甲所示
D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′
(1)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________ N。
(2)在步骤D中，合力F′＝________ N。
(3)若______________________，就可以验证力的平行四边形定则。
答案　(1)3.00　(2)5.2±0.2　(3)F′在竖直方向且数值与F近似相等
解析　(1)弹簧测力计读数时需要估读，最终的读数要以保留几位小数的形式给出，根据图甲弹簧测力计指针的位置，可读出力的大小为3.00 N。
(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示，利用刻度尺和三角板在图上由已知的两个力作出平行四边形，如图所示，测量出平行四边形对角线的长度，与标度1 N的长度进行比较，可求出F′的大小为(5.2±0.2) N。
(3)若F′在竖直方向且数值与F近似相等，则在实验误差允许的范围内可以验证力的平行四边形定则。
13.
(综合)如图所示，在水平地面上放一质量为1.0 kg的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2，已知F1＝3.0 N，F2＝4.0 N，g取10 N/kg，则木块受到的摩擦力为多大？若将F2顺时针旋转90°，此时木块在水平方向上受到的合力为多大？(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
答案　5.0 N　1.0 N
解析　由平行四边形定则可知，图中F1和F2的合力F＝＝5.0 N。木块受到的最大静摩擦
力大小为Fmax＝μFN＝μmg＝6.0 N。由于F6.0 N。此时木块运动，受滑动摩擦力作用，因此木块在水平方向上受到的合力为1.0 N。
14．(合力分力计算)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，风力大小F1为100 N，方向为东偏南30°，为了使船受到的合力能恰沿正东方向，岸上一人用一根绳子拉船，绳子取向与河岸垂直，求出风力和绳子拉力的合力大小及绳子拉力F2的大小。
答案　50 N　50 N
解析　如图所示，以F1、F2为邻边作平行四边形，使合力F沿正东方向，则
F＝F1cos 30°＝100× N＝50 N，
F2＝F1sin 30°＝100× N＝50 N。