高中物理人教（新课标）必修1同步练习：3.4力的合成（word版 含解析）

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高中物理人教（新课标）必修1同步练习
3.4力的合成
一、单选题
1.如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（ ）

A. 45° B. 55° C. 60° D. 70°
2.如图是“中国天眼” 口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为 、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（ ）

A. 受到的重力大小为
B. 受到的合力大小为
C. 对球面的压力大小为
D. 对球面的作用力大小为
3.重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则（ ）

A. 当 时，运动员单手对地面的正压力大小为
B. 当 时，运动员单手对地面的正压力大小为
C. 当θ不同时，运动员受到的合力不同
D. 当θ不同时，运动员单手对地面的正压力不同
4.如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮悬挂一个重为10N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4N．要使A静止，需加一水平向左的力F1 ， 则力F1的取值可以为（ ）

A. 3N B. 7N C. 15N D. 17N
5.如图所示，小方块代表一些相同质量的钩码，图甲中O为轻绳之间连接的结点，图乙中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图甲中B滑轮的端点B稍稍右移一些，图乙中的端点B稍稍向上移动一些(图乙中的绳长不变)，则关于θ角和OB绳的张力F的变化，下列说法正确的是 ( )

A. 图甲、乙中的θ角均增大，F均不变
B. 图甲、乙中的θ角均不变，F均不变
C. 图甲中θ角增大、图乙中θ角不变，张力F均不变
D. 图甲中θ角减小、F不变，图乙中θ角增大、F减小
6.某电视台在讲解围棋棋局节目中，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上。不计棋子间的相互作用力。对其中某一棋子，下列说法正确的是

A. 棋子共受三个力作用
B. 棋子对棋盘的压力大小一定等于其所受重力的大小
C. 棋子的磁性越强，棋子所受的摩擦力越大
D. 减小棋子的质量，棋子所受的摩擦力减小
7.作用在同一个物体上的两个共点力，一个力的大小是5N，另一个力的大小是8N，它们合力的大小可能是（ ）
A. 2N B. 6N
C. 14N D. 16N
8.下列几组共点力中，合力可能为零的是（ ）
A. 5N，6N，7N B. 2N，4N，8N
C. 4N，6N，12N D. 3N，6N，12N
9.如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（ ）

A. 三条绳中的张力都相等
B. 杆对地面的压力等于自身重力
C. 绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D. 绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
10.如图中，一球用网兜悬挂于O点，A点为网兜上对称分布的若干网绳的结点，OA为一段竖直绳。若换体积较小而质量相同的另一球，设网绳的长度不变，则（ ）

A. 网绳的拉力变小
B. 网绳的拉力变大
C. 竖直绳OA的拉力变小
D. 竖直绳OA的拉力变大
11.如图，物体在力F作用下水平向右做匀速直线运动，F与水平面夹角为37°。撤去F瞬间，物体受到的合力大小可能是（ ）

A. 0 B. 0.3F C. 0.8F D. F
12.明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。”一游僧见之，曰：“无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN ， 则（ ）

A. 若F一定，θ大时FN大
B. 若F一定，θ小时FN大
C. 若F一定，无论θ大小如何FN都保持不变
D. 若θ一定，无论F大小如何FN都保持不变
13.如图所示，体操运动员在保持该姿势的过程中，以下说法中错误的是（ ）

A. 环对人的作用力保持不变
B. 当运动员双臂的夹角变小时，运动员会相对轻松一些
C. 环对运动员的作用力与运动员受到的重力是一对平衡力
D. 运动员所受重力的反作用力是环对运动员的支持力
二、填空题
14.如图所示，有一容器被水平力F压在竖直墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到注满为止，此过程中容器始终保持静止，则容器受到的摩擦力________，容器受到的合力________。（选填“增大”“减小”或“不变”）

15.中国高铁技术代表世界水平，最高时速可达500 km / h。一高速列车在水平面内行驶，以360 km / h的速度转弯，转弯半径1 km，坐在列车上质量50 kg的乘客在转弯过程中受到座椅对乘客作用力的合力大小为 ________N。（g取10 m/s2）
16.两个共点力的大小分别为5N、3N，则它们的合力最大值为________N，最小值为________N。
17.同一平面内的两个共点力，大小分别是5N和8N，这两个力的合力的最大值为________N，最小值为________N。
三、综合题
18.如图所示，A物体mA=4kg，B物体mB=2kg，A与B、A与地面间的动摩擦因数均为μ=0.4，物体B用细绳系住，现用水平力F将A向右匀速拉出。（g=10m/s2）求：

（1）物体B受到摩擦力的大小和方向；
（2）水平力F的大小。
答案及解析
1. B
解：甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示

根据几何关系有
解得 。
故答案为：B。
【分析】对节点O进行受力分析，在两个三个拉力的作用下，物体处于平衡状态，其中有两个拉力大小等于两个物体的重力，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
2. D
解：A．工作人员的质量为 ，则工作人员受到的重力
A不符合题意；
B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，B不符合题意；
C．工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于 ，C不符合题意；
D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力 满足
再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为 ， D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对人进行受力分析，在重力、支持力和绳子拉力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
3. A
解：ABD．运动员处于静止状态，即平衡状态，每只手都承受自身重力的一半，和角度无关，所以A符合题意，BD不符合题意；
C．当θ不同时，运动员受到的合力总是零，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对运动员进行受力分析，在重力和两个支持力的作用下，运动员处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
4. B
解：A处于静止状态，则绳子向右的拉力：F2＝GB＝10N，计算各个选项中，满足平衡状态所需的静摩擦力大小，
A、当F1＝3N时，所需静摩擦力：f＝F2﹣F1＝7N＞4N，即物体A不能平衡，将向右滑动，A不符合题意；
B、当F1＝7 N时，所需静摩擦力：f＝F2﹣F1＝3N＜4N，物体A仍能静止，且f的方向向左，B符合题意；
C、当F1＝15N时，所需静摩擦力：f＝F1﹣F2＝5N＞4N，物体A不能平衡，将加速向左移动，C不符合题意；
D、当F1＝17N时，所需静摩擦力：f＝F1﹣F2＝7N＞4N，物体A不能平衡，将加速向左移动，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用平衡条件结合绳子拉力的大小及静摩擦力的大小可以判别拉力的可能取值。
5. B
解：图1中，根据钩码个数，O点所受的三个力正好构成直角三角形，若端点B沿虚线稍稍右移一些，三力大小F不变，根据力的合成法则，可知方向不变，即夹角θ不变，图2中，因光滑的滑轮，且绳子中的张力相等，则A、B两端的力总是相等的，因此合力平分A、B绳的夹角，即使稍上移，绳子张力大小F仍不变，则根据力的合成法则，可知AB夹角不变，则θ角不变，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】本题解题关键是抓住动滑轮绳子的张力大小相等的特点以及合力与分力的关系：合力大小不变，夹角增大时，合力减小进行分析。
6. D
解：A．小棋子受到重力 、棋盘面的吸引力 、弹力 和静摩擦力 ，共四个力作用，A不符合题意；
B．棋子对棋盘的压力大小与重力无关，与棋盘对棋子的吸引力大小相等，B不符合题意；
C．根据竖直方向上二力平衡知：
即摩擦力与磁性强弱无关，C不符合题意；
D．根据竖直方向上二力平衡知：
减小棋子的质量，棋子所受的摩擦力减小，D符合题意。
故答案为：D．
【分析】对物体进行受力分析，竖直方向上在支持力和摩擦力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
7. B
解：两力合成时，合力范围为
代入数据，故有
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】两个共点力的合力，小于两个力之和，大于两个力之差，不同情况取决于两个力的夹角大小。
8. A
解：A． 和 的力的合力取值范围为 ，当两力的合力为 时，方向与第三个力 方向相反时，它们三个力的合力可能为零，A符合题意；
B． 和 的力的合力取值范围为 ，不可能与 的力合成为零，B不符合题意；
C． 和 的力的合力取值范围为 ，不可能与 的力合成为零，C不符合题意；
D． 和 的力的合力取值范围为 ，不可能与 的力合成为零，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】能使物体平衡的三个力可以组成一个封闭的三角形，结合选项中的力分析求解即可。
9. C
解：AC．由于三力长度不同，故说明三力与竖直方向的夹角不相同，由于杆保持静止，故在水平方向三力水平分力的合力应为零，故说明三力的大小可能不相等；A不符合题意；C符合题意；
B．由于三力在竖直方向有向下的拉力，杆在竖直方向合力为零，故杆对地面的压力大于重力；B不符合题意；
D．绳子拉力的合力与杆的重力之和等于地面对杆的支持力，则绳子拉力的合力与杆的重力不是一对平衡力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对纸片进行受力分析，在重力、拉力和支持力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
10. A
解：由于足球静止，竖直绳的拉力与球的重力等大反向。以结点A为研究对象，网绳的合力与竖直绳的拉力等大反向，等于球的重力，换体积较小而质量相同的球后，竖直绳OA的拉力不变，而网绳与竖直方向的夹角減小，则网绳上的拉力减小，BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】对足球进行受力分析，在重力和拉力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，结合拉力方向的变化分析其他力的变化。
11. B
解：由题意可知，物块在力F的作用下匀速运动，所以物块处于平衡状态，对物块受力分析，物块受四个力：重力，地面竖直向上的支持力，力F和水平向左的摩擦力。将力F分解为水平方向和竖直方向两个分力，则水平方向 ，
竖直方向 ，
由
可得
撤去F瞬间，物体受力为：重力，竖直向上的支持力和水平向右的摩擦力，则
其中
由于
且不能为负值，且合力不为0，所以合力可能为0.3F，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对物体进行受力分析，水平竖直正交分解，竖直、水平方向处于平衡状态，利用平衡方程求解拉力。
12. B
解：对木楔受力分析如图

由图可知
若F一定，θ大时 变大，则FN变小；若F一定，θ小时 变小，则FN变大；若θ一定，F大时 变大，则FN变大；B符合题意ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对物体进行受力分析，在推力和两个支持力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解支持力的表达式，结合表达式分析求解即可。
13. D
解：A．当人保持静止不动时，人受到的环的支持力方向不变，且两个支持力的合力大小始终和重力相等，所以环对人的作用力保持不变，A不符合题意；
B．当运动员双臂的夹角变小，则满足环对人的两个支持力的合力不变，但两个力的夹角变小，所以运动员受到的两个支持力变小，根据牛顿第三定律可知，运动员对环的作用力变小，所以运动员会相对轻松一些，B不符合题意；
C．运动员受到两个环的支持力以及自身的重力作用处于平衡状态，所以环对运动员的作用力与运动员受到的重力大小相等，方向相反，是一对平衡力，C不符合题意；
D．根据重力的产生原因可知，运动员所受重力的反作用力是运动员对地球的吸引力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体受到两个等大反向的力时，物体就会处于匀速直线运动状态或静止状态，即为平衡状态。
14.增大；不变
解：因为容器始终保持静止，所以容器受到的合力始终为零，即不变，由于容器在竖直方向受到向下的重力，竖直向上的摩擦力，所以摩擦力总是和重力大小相等，方向相反，则容器受到的摩擦力增大。
【分析】对物体进行受力分析，在重力、支持力、推力和摩擦力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
15. 500
解：乘客随着火车做匀速圆周运动，受重力、弹力，根据牛顿第二定律，有：
Ny=mg=50×10=500N
Nx=m =500N
故火车给乘客的作用力的大小为：
【分析】利用竖直方向的平衡结合水平方向的牛顿第二定律，再利用力的合成可以求出座椅对乘客的作用力大小。
16. 8；2
解：两个共点力，在方向相同时，即夹角为零时最大，最大值为两者之和；当两者的方向相反时，合力最小，为两者之差。故最大值为8N，最小值为2牛。
故答案为：8；2
【分析】力为矢量，根据矢量的运算法则，可知两者方向相同则相加，和最大，方向相反则相减，和最小。
17. 13；3
解：当两个力的方向相同时合力最大，最大为13N，当两个力的方向相反时合力最小，最小为3N，
故本题答案是：(1). 13 (2). 3
【分析】利用三角形定则可以求出两个分力的合力大小范围。
18.
解：（1）由于A、B间是滑动摩擦力，因此B受摩擦力大小
方向水平向右
（2）由于匀速拉出，A与地面间的摩擦力
对A进行受力分析可得，拉力大小
【分析】物体与地面发生相对运动，物体受到来自地面的滑动摩擦力，方向与物体运动方向相反，对于滑动摩擦力来说，f=μN，其中μ是动摩擦因数，N是压力。
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