高中物理新教材人教版必修第一册 自测题 3.4 力的合成和分解 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理新教材人教版必修第一册 自测题 3.4 力的合成和分解 Word版含解析 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 227.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-09-23 10:45:08 | ||
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文档简介
第三章 相互作用——力
4 力的合成和分解
1.关于共点力,下列说法错误的是 ( )
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,则这几个力不一定是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用线交于一点,则这几个力是共点力
答案:A
2.如图所示,小球被轻绳系住静止在光滑的斜面上.若按力的实际作用效果来分解,小球受到的重力G的两个分力方向分别是图中的( )
A.1和4 B.2和4 C.3和4 D.3和2
答案:C
3.有一直角V形槽固定在水平面上,其截面如图所示,BC面与水平面间的夹角为60°,有一质量为m的正方体均匀木块放在槽内,木块与BC面间的动摩擦因数为μ,与AB面间无摩擦,重力加速度为g.现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动,则木块受到的摩擦力为 ( )
A.12μmg B.32μmg C.22μmg D.μmg
答案:A
4.如图所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块所受的摩擦力Ff与拉力F的合力方向应该是 ( )
A.水平向右 B.竖直向上 C.向右偏上 D.向左偏上
答案:B
5.如图所示,若水桶上绳子的状况有a、b、c三种,则提水时绳子在哪种情况下更容易断 ( )
A.a B.b C.c D.以上说法都不对
答案:A
6.如图所示,一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演,如果钢索能承受的最大拉力是2 000 N,演员和独轮车的总质量为80 kg,独轮车两侧的钢索最大成150°角,钢索能安全使用吗?钢索重力不计,cos 75°=0.259,g取
10 m/s2.
解析:对钢索上与车轮接触的点进行受力分析,如图所示.
其中FT1、FT2为两侧钢索对O点的拉力,且FT1=FT2,FN为O点受到的独轮车的压力,FT1和FT2的合力FT的大小与FN的大小相等,FN在数值上等于人和车的重力mg.由几何关系得2FT1cos 75°=mg,所以FT1=mg2cos75°=80×102×0.259 N=1 544 N,即FT1<2 000 N,故钢索能安全使用.
答案:钢索能安全使用.
【拓展提高】
7.便携式液压扩张机广泛应用于交通事故、地震等意外事故和灾害救援,它可产生很大的作用力,使金属结构变形.便携式液压扩张机的原理示意图如图所示,A、B为活动铰链,C为固定铰链,在A处作用一水平力F,B处滑块就以比F大得多的力向上顶物体D,已知图中2l=1.0 m,b=0.05 m,F=400 N,B与左壁接触,接触面光滑,滑块和杆的重力不计,则D受到向上顶的力大小为
( )
A.3 000 N B.2 000 N C.1 000 N D.500 N
解析:将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解,作出力的分解图如图甲所示,则F1=F2,2F1cos α=F,所以F1=F2=F2cosα.
甲 乙
再将F1按作用效果分解为FN和FN',作出力的分解图如图乙所示,则FN=F1siα,联立以上各式可得FN=Ftanα2. tanα=lb=10,所以FN=5F=2 000 N,故选项B正确.
答案:B
8.如图所示,一物体受到1 N、2 N、3 N、4 N四个力作用而处于平衡状态,沿3 N力的方向做匀速直线运动,现保持1 N、3 N、4 N三个力的方向和大小不变,而将2 N的力绕O点旋转60°,此时作用在物体上的合力大小为
( )
A.2 N B.22 N C.3 N D.33 N
解析:由题意可知,开始时,四个力的合力为0,可知1 N、3 N、4 N三个力的合力为2 N,方向与2 N的力方向相反;当2 N的力绕O点旋转60°,其他三个力的合力不变,那么现在等效为物体受大小为2 N的两个力共同作用,这两个力的夹角为120°,因此这两个力的合力大小为2 N,故选项A正确.
答案:A
9.如图所示,材料相同的绳子AO、BO、CO将钢梁水平吊起,若钢梁足够重时,绳子AO先断,则 ( )
A.θ<120°
B.θ=120°
C.θ>120°
D.不论θ为何值,AO总是先断
解析:分析O点的受力,如图所示.绳子BO和CO的拉力的合力与绳子AO的拉力等大反向,根据对称性可知,绳BO与绳CO拉力大小相等,FAO2=FBO·cosθ2;若钢梁足够重时,绳子AO先断,则FAO>FBO,联立解得,θ<120°,选项A正确.
答案:A
【挑战创新】
10.现有一段棉线、一把刻度尺、一个质量已知的重物,试设计一种实验方案,测出此段棉线能承受的最大拉力.
解析:如图甲所示,在一根长度已知的棉线的中点悬挂重力已知的重物,然后沿着刻度尺将双手慢慢分开,观察分开到什么距离时棉线断了,就可计算棉线能承受的最大拉力.
甲 乙
首先把重物系在棉线中点上,然后测出棉线中点到线的端点的长度l.把刻度尺水平放置,手持棉线的两端从中间向两端缓慢分开,当棉线刚好断裂时,记下棉线两端的距离s.棉线中点受到F1、F2、F三个力的作用,如图乙所示.其中F1=F2,F=G=mg,所以2F1cosθ=mg,由相似三角形知识,可得棉线能承受的最大拉力为F1=lmg4l2-s2.
答案:见解析.
4 力的合成和分解
1.关于共点力,下列说法错误的是 ( )
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,则这几个力不一定是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用线交于一点,则这几个力是共点力
答案:A
2.如图所示,小球被轻绳系住静止在光滑的斜面上.若按力的实际作用效果来分解,小球受到的重力G的两个分力方向分别是图中的( )
A.1和4 B.2和4 C.3和4 D.3和2
答案:C
3.有一直角V形槽固定在水平面上,其截面如图所示,BC面与水平面间的夹角为60°,有一质量为m的正方体均匀木块放在槽内,木块与BC面间的动摩擦因数为μ,与AB面间无摩擦,重力加速度为g.现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动,则木块受到的摩擦力为 ( )
A.12μmg B.32μmg C.22μmg D.μmg
答案:A
4.如图所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块所受的摩擦力Ff与拉力F的合力方向应该是 ( )
A.水平向右 B.竖直向上 C.向右偏上 D.向左偏上
答案:B
5.如图所示,若水桶上绳子的状况有a、b、c三种,则提水时绳子在哪种情况下更容易断 ( )
A.a B.b C.c D.以上说法都不对
答案:A
6.如图所示,一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演,如果钢索能承受的最大拉力是2 000 N,演员和独轮车的总质量为80 kg,独轮车两侧的钢索最大成150°角,钢索能安全使用吗?钢索重力不计,cos 75°=0.259,g取
10 m/s2.
解析:对钢索上与车轮接触的点进行受力分析,如图所示.
其中FT1、FT2为两侧钢索对O点的拉力,且FT1=FT2,FN为O点受到的独轮车的压力,FT1和FT2的合力FT的大小与FN的大小相等,FN在数值上等于人和车的重力mg.由几何关系得2FT1cos 75°=mg,所以FT1=mg2cos75°=80×102×0.259 N=1 544 N,即FT1<2 000 N,故钢索能安全使用.
答案:钢索能安全使用.
【拓展提高】
7.便携式液压扩张机广泛应用于交通事故、地震等意外事故和灾害救援,它可产生很大的作用力,使金属结构变形.便携式液压扩张机的原理示意图如图所示,A、B为活动铰链,C为固定铰链,在A处作用一水平力F,B处滑块就以比F大得多的力向上顶物体D,已知图中2l=1.0 m,b=0.05 m,F=400 N,B与左壁接触,接触面光滑,滑块和杆的重力不计,则D受到向上顶的力大小为
( )
A.3 000 N B.2 000 N C.1 000 N D.500 N
解析:将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解,作出力的分解图如图甲所示,则F1=F2,2F1cos α=F,所以F1=F2=F2cosα.
甲 乙
再将F1按作用效果分解为FN和FN',作出力的分解图如图乙所示,则FN=F1siα,联立以上各式可得FN=Ftanα2. tanα=lb=10,所以FN=5F=2 000 N,故选项B正确.
答案:B
8.如图所示,一物体受到1 N、2 N、3 N、4 N四个力作用而处于平衡状态,沿3 N力的方向做匀速直线运动,现保持1 N、3 N、4 N三个力的方向和大小不变,而将2 N的力绕O点旋转60°,此时作用在物体上的合力大小为
( )
A.2 N B.22 N C.3 N D.33 N
解析:由题意可知,开始时,四个力的合力为0,可知1 N、3 N、4 N三个力的合力为2 N,方向与2 N的力方向相反;当2 N的力绕O点旋转60°,其他三个力的合力不变,那么现在等效为物体受大小为2 N的两个力共同作用,这两个力的夹角为120°,因此这两个力的合力大小为2 N,故选项A正确.
答案:A
9.如图所示,材料相同的绳子AO、BO、CO将钢梁水平吊起,若钢梁足够重时,绳子AO先断,则 ( )
A.θ<120°
B.θ=120°
C.θ>120°
D.不论θ为何值,AO总是先断
解析:分析O点的受力,如图所示.绳子BO和CO的拉力的合力与绳子AO的拉力等大反向,根据对称性可知,绳BO与绳CO拉力大小相等,FAO2=FBO·cosθ2;若钢梁足够重时,绳子AO先断,则FAO>FBO,联立解得,θ<120°,选项A正确.
答案:A
【挑战创新】
10.现有一段棉线、一把刻度尺、一个质量已知的重物,试设计一种实验方案,测出此段棉线能承受的最大拉力.
解析:如图甲所示,在一根长度已知的棉线的中点悬挂重力已知的重物,然后沿着刻度尺将双手慢慢分开,观察分开到什么距离时棉线断了,就可计算棉线能承受的最大拉力.
甲 乙
首先把重物系在棉线中点上,然后测出棉线中点到线的端点的长度l.把刻度尺水平放置,手持棉线的两端从中间向两端缓慢分开,当棉线刚好断裂时,记下棉线两端的距离s.棉线中点受到F1、F2、F三个力的作用,如图乙所示.其中F1=F2,F=G=mg,所以2F1cosθ=mg,由相似三角形知识,可得棉线能承受的最大拉力为F1=lmg4l2-s2.
答案:见解析.