高中物理教科版必修一检测 第2章 5.力的合成 Word版含解析

5.力的合成
课时过关·能力提升
一、基础巩固
1.(多选)关于分力与合力,下列说法正确的是(　　)
A.合力和分力在某些情况下可以作用在同一物体上
B.分力作用于物体上共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的
C.各个分力一定是同一性质的力才可以进行合成
D.各个分力必须是同一个物体同一时刻受到的力
解析:合力是各个分力的等效替代,二者本质是同一作用效果的两种不同表述,并不是同时作用于物体上,选项A错误,选项B正确;各个分力可以是不同性质的力,也可以是同一性质的力,选项C错误;各个分力必须是同一时刻同一物体受到的几个力,合力也即是这一时刻物体受到的合力,D正确.
答案:BD
2.关于共点力,下列说法不正确的是(　　)
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,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们力的作用线汇交于同一点,则这几个力是共点力
解析:作用在一个物体上的两个力,大小相等、方向相反,可以在一条直线上,也可以不在同一条直线上,这时既不是平衡力,也不是共点力,选项A错误.
答案:A
3.一个物体受到两个共点力F1、F2作用,用图示法表示其合力F,下列四幅图正确的是(　　)
解析:代表两个力的有向线段首尾相连,则合力就从第一个矢量的起点到第二个矢量的末端.
答案:D
4.(多选)一物体同时受到同一平面内的三个力的作用,下列力的合力可能为零的是(　　)
A.4 N、8 N、9 N B.7 N、4 N、3 N
C.1 N、5 N、10 N D.1 N、8 N、8 N
解析:两个力的合力的范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2.三个力的合力的求法是先求两个力的合力,然后将这个合力与第三个力合成,得到总的合力.A中,前两个力的合力范围是4 N≤F'≤12 N,包含了9 N在内,当前两个力的合力大小正好为9 N,且与第三个力方向相反时,其总的合力为零,因此A正确;同理,B、D正确,C错误.
答案:ABD
5.如图所示,有一只重力为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行,在此过程中,蜻蜓受到空气对它作用力的方向是(　　)
A.a方向 B.b方向
C.c方向 D.d方向
答案:A
6.两根长度相同、材料相同的细绳悬挂一块小黑板,以下四种挂法中,最容易拉断细绳的挂法是(　　)
解析:由题意知,两绳子的拉力的合力相等,根据力的平行四边形定则,可知当两绳子的夹角越大时,其拉力也越大.因此,D图中细绳的拉力最大,故D正确,A、B、C错误.
答案:D
7.两个共点力的大小均为8 N,如果要使这两个力的合力大小也是8 N,则这两个共点力间的夹角应为(　　)
A.30° B.60° C.90° D.120°
解析:根据平行四边形定则画出的两个共点力及其合力组成一个特殊平行四边形——菱形,且对角线(合力)又把它分为两个等边三角形,由几何知识可确定两共点力的夹角为120°,选项D正确.
答案:D
8.用如图所示的装置做“研究两个互成角度的共点力的合成规律”实验,主要步骤是:
①在水平桌面上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
②用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点,在橡皮条的另一端系上两根细绳,细绳的另一端系着绳套;
③用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,橡皮条与细绳的结点到达某一位置O,记下O点的位置及两个弹簧测力计的示数F1和F2;
④按选好的标度,分别作出力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
⑤只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数F',记下F'的方向,按同一标度作出这个力F'的图示;
⑥比较力F'和F的大小和方向,得出结论.
回答下列问题:
(1)步骤③中遗漏的重要操作是?　 .?
(2)步骤⑤中遗漏的重要操作是?　 .?
(3)F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　.?
解析:(3)实验中,方向一定沿AO方向的是两个分力的合力的实际值,即F';而理论值F是根据平行四边形定则求得的,F可能偏离AO方向.
答案:(1)记录力F1和F2的方向　(2)把橡皮条与细绳的结点拉到位置O　(3)F'
二、能力提升
1.两个大小相等的共点力F1、F2,当它们的夹角为90°时合力大小为20 N;则当它们的夹角为120°时,合力的大小为(　　)
A.40 N B.102 N
C.202 N D.1010 N
解析:当二者方向间夹角θ=90°时,F合=F12+F22=20 N,
故F1=F2=102 N,当夹角θ=120°时,
由几何知识可得F合'=F1=F2=102 N,选项B正确.
答案:B
2.(多选)两个力F1和F2间的夹角为θ,两个力的合力为F,以下说法中正确的是(　　)
A.若F1和F2的大小不变,θ角越小,合力F就越大
B.合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大
C.如果夹角θ不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就必然增大
D.如果夹角θ满足一定条件,合力F和分力F1、F2的大小可能相等
解析:两个分力大小不变,夹角减小时,合力变大,选项A正确;合力可以大于、小于、等于任一个分力,选项B错误;当一个分力不变,夹角不变,另一个分力变大时,合力可能变大,可能变小,选项C错误;若F1=F2且夹角θ=120°时,合力与分力大小相等,选项D正确.
答案:AD
3.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
解析:对甲,先将F1与F3合成,然后再用勾股定理,求得合力大小等于5 N,A错误;对乙,先将F1与F3合成,得合力大小为3 N,再与F2合成,求得合力大小等于5 N,B错误;对丙,由三角形定则知F1和F3的合力为F2,故三个力的合力为2F2,大小等于6 N,C错误;根据三角形定则,丁图中合力等于0,D正确.
答案:D
4.如图所示,水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B.一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10 kg的重物,∠CBA=30°,则滑轮受到绳子的作用力大小为(g取10 m/s2)(　　)
A.50 N B.503 NC.100 ND.1003 N
解析:AB不可转动,杆所受弹力方向不沿杆AB方向,B点处滑轮只改变绳中力的方向,并未改变力的大小,滑轮两侧绳的拉力大小均为100 N,夹角为120°,故而滑轮受绳子作用力即为两段绳上力的合力,大小为100 N,选项C正确.
答案:C
5.如图所示,表示五个共点力的有向线段恰分别构成正六边形的两条邻边和三条对角线.已知F1=10 N,这五个共点力的合力大小为(　　)
A.0 B.30 N
C.60 N D.90 N
解析:先把F1、F4合成,则F14=F3,再把F2、F5合成,则F25=F3,由几何关系可知F3=2F1=20 N,所以F合=3F3=60 N.
答案:C
6.在“探究求合力的方法”的实验中,橡皮条的一端固定,先用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条的另一端,将其与细线的结点拉到O点,记下拉力F;再用两个弹簧测力计通过细线拉橡皮条,将结点同样拉到O点,记下拉力F1、F2.回答下列问题.
(1)先后两次将结点拉到同一点O,其目的是?　 .?
(2)如图甲所示,用两个弹簧测力计拉橡皮条的实验中,下列说法正确的是　　　　.?
A.两根细线与橡皮条必须在同一平面内
B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下,且拉力大小不能超过弹簧测力计的量程
C.橡皮条必须保持水平
D.为了便于计算,F1、F2方向间夹角必须为90°
(3)根据实验数据画出力的图示,并以F1、F2为邻边作平行四边形,其对角线为F',根据图乙,你能得出的结论是　　　　　　　　　;其依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.?
解析:(2)两根细线与橡皮条必须在同一平面内,故A正确.用弹簧测力计拉细线时,拉力方向不必竖直向下,拉力大小不能超过测力计的量程,故B错误.橡皮条不必保持水平,故C错误.实验探究的是普遍规律,不能为了便于计算而将F1、F2方向间夹角确定为90°,故D错误.
答案:(1)确保力的作用效果相同　(2)A　
(3)力的合成遵循平行四边形定则　F与F'非常接近
7.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.
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°=100×32 N=503 N.
F2=F1sin 30°=100×12 N=50 N.
答案:503 N　50 N