高中物理人教版(2019)必修第一册同步练习:3.4力的合成和分解(word版 含解析)

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名称 高中物理人教版(2019)必修第一册同步练习:3.4力的合成和分解(word版 含解析)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-10-16 17:44:06

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高中物理人教版(2019)必修第一册同步练习
3.4力的合成和分解
一、单选题
1.关于力F1、F2及它们的合力F的下列说法中,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. 两力F1、F2一定是同种性质的力
C. 两力F1、F2可能是同一个物体受到的力,也可能是物体间的相互作用力
D. 两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力
2.如图所示,有两个共点力,一个是F1=40N,一个是F2 , 它们的合力是F=100N,则F2的大小可能是( )

A. 20 N B. 40 N C. 80 N D. 160 N
3.一质点受多个共点力而处于平衡态,现将其中一个大小为F=3N的力增大2N,则F增大之后,该质点受到的力的合力为( )
A. 5N B. 4N C. 3N D. 2N
4.关于合力与分力,下列说法正确的是( )
A. 合力与分力是物体同时受到的力
B. 合力一定比分力大
C. 合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代
D. 合力不能等于分力
5.作用在同一物体上的三个共点力,大小分别为6N、3N和8N,其合力最小值为( )
A. 1N B. 3N C. 13N D. 0
6.将一个大小为 8 N 的力分解成两个分力,下列各组值不可能的是( )
A. 1 N 和 10 N B. 10 N 和 10 N
C. 10 N 和 15 N D. 15 N 和 20 N
7.在“互成角度的两个力合成”实验中,用A、B两只弹簧秤把皮条上的结点拉到某一位置O , 这时AO、BO间夹角∠AOB<90°,如图所示,现改变弹簧秤A的拉力方向,使α角减小,但不改变它的拉力大小,那么要使结点仍被拉到O点,就应调节弹簧秤B拉力的大小及β角,在下列调整方法中,哪些是不可行的是( )

A. 增大B的拉力和β角
B. 增大B的拉力,β角不变
C. 增大B的拉力,减小β角
D. B的拉力大小不变,增大β角
8.如图所示,水平横杆BC的B端固定,C端有一定滑轮,跨在定滑轮上的绳子一端悬一质量为m的物体,另一端固定在A点,当物体静止时,∠ACB=30°,不计定滑摩擦和绳子的质量,这时,定滑轮作用于绳子的力等于( )

A. mg B. C. D.
二、多选题
9.下列图中各图中三角形的三边各代表一个力,以下说法正确的是( )

A. 图①中三个力的合力为
B. 图②中三个力的合力为0
C. 图③中三个力的合力为
D. 图④中三个力的合力为
10.将一个F=10N的力分解为两个分力,如果已知其中一个不为零的分力F1方向与F成30°角,则关于另一个分力F2 , 下列说法正确的是( )

A. F2的方向可能与F平行
B. F2的大小可能小于5N
C. F2的大小可能大于5N
D. F2的方向与F1垂直时F2最小
11.如图,将力 F=40N(大小、方向已知)分解为两个分力F1和F2 , 已知 F2和F的夹角θ= .则关于分力F2 , 以下说法中正确的是( ) (sin =0.6,cos =0.8)

A. 当F1=30N时,有两个解
B. 当F1=50N时,有唯一解
C. 当 F1=20N时,有唯一解
D. 当F1=24N时,有两个解
12.一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. 、 、 B. 、 、
C. 、 、 D. 、 、
13.和 的合力方向竖直向下,若保持 的大小和方向都不变,保持F2的大小不变,而将 的方向在竖直平面内转过600角,合力的方向仍竖直向下,下例说法中正确的是( )
A. F1一定大于
B. 可能小于
C. 的方向与水平面成300角
D. 的方向和 的方向成600角
14.两个共点力F1 , F2互相垂直,其合力大小为F,F1与F间的夹角为 ,F2与F间的夹角为 ,如下图所示,若保持力F的大小和方向均不变而改变F1 , 对于F2的变化情况,以下判断正确的是( )

A. 若保持 不变而减小F1 , 则 变小,F2变大
B. 若保持 不变而减小F1 , 则 变大,F2变小
C. 若保持F1的大小不变而减小 ,则 变大,F2变大
D. 若保持F1的大小不变而减小 ,则 变小,F2变小
三、填空题
15.分别为5N、9N和11N的三个共点力,它们之间的夹角可以变化,则它们的合力的最大值是________;合力的最小值是________。
16.两个共点力的大小分别为3N、4N。它们的合力范围是________N。三个共点力的大小分别为3N、4N、5N,它们的合力范围是________N,
17.重为G的物体,静止于倾角为θ的斜面上,G的分力F1=________,F2=________,并在图上标出分力F1、F2的方向.

四、解答题
18.如图所示工人在推一台割草机,其推力F=100 N,方向与水平面夹角为30°.

(1)若割草机重300 N,则割草机对地面向下的合力是多少?
(2)如果工人对割草机施加的作用力为拉力,与F大小相等、方向相反,则割草机作用在地面上的合力又是多少?
答案及解析
1. A
解:A.根据合力与分力的等效性可知,合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同,A符合题意;
B.两力F1、F2不一定是同种性质的力,B不符合题意;
C.两力F1、F2必须是同一个物体受到的力,不能是物体间的相互作用力,C不符合题意;
D.合力与原来几个分力是等效替代关系,分析受力时合力与分力不能同时存在,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】分力与合力遵循等效替换;两个分力可以是不同性质的力;分力一定作用在同一个物体。
2. C
解:有两个共点力的合力大小为100N,若其中一个分为大小为40N,另一个分力的大小应在60N≤F≤140N范围,所以可能为80N。
故答案为:C。
【分析】根据两个分力的合力在两个分力之差与两个分力之和之间,分析另一个分力的大小可能值.
3. D
解:由题可知,一质点受多个共点力而处于平衡态,其中一个力大小为F=3N,则其余的力的合力大小为3N,方向与之相反;当将F=3N的力增大2N,则该力的大小为5N,其余的力的合力大小仍为3N,方向仍与之相反,故F增大之后,该质点受到的力的合力为:5N-3N=2N
D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D.
【分析】利用平衡条件结合力的合成可以求出合力的大小。
4. C
解:合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代,考虑合力就不能再考虑分力,ABD不符合题意,C符合题意;
故答案为:C。
【分析】合力和分力属于等效替换所以不会同时出现;分力的大小不一定小于合力的大小。
5. A
解:当这三个力作用在同一物体上,并且作用在同一直线上,方向相同,三个力的合力最大.如果三个力不在同一直线上,夹角可以变化,当两个较小力的合力大小等于第三个力,方向相反时,那么此时三个力的合力最小值为零,若不等于,根据差值,即可求解合力的最小值.
解:当三个力作用在一个物体上,不在一条直线,并且夹角可以改变,8N不在4N与3N最大与最小之间,
所以物体三个力的合力不为零,即它们合力的最小值为1N,A符合题意,BCD不符合题意.
故答案为:A.
【分析】利用力的合成可以判别合力的大小范围。
6. A
解:A.1N与10N的合力范围是9N≤F≤11N.不可能为8N,故A正确;
B.10N与10N的合力范围是0N≤F≤20N,可能为8N,故B错误;
C.10N与15N的合力范围是5N≤F≤25N,可能为8N,故C错误;
D.15N与20N的合力范围是5N≤F≤35N,可能为8N,故D错误。
【分析】利用力的合成范围可以判别分力的情况。
7. D
解:由题意可知:保持 点位置不动,即合力大小方向不变,弹簧测力计 的读数不变,只要符合该条件而且能够做出平行四边形即可;
A.增大 的拉力和 角,可以做出平行四边形,故A不符合题意;
B.增大 的拉力, 角不变,可以做出平行四边形,故B不符合题意;
C.增大 的拉力,减小 角,可以做出平行四边形,故C不符合题意;
D. 的拉力大小不变,增大 角,不能做出平行四边形,故D符合题意。

【分析】利用平行四边形定则结合合力大小和方向不变可以判别分力的大小和方向变化。
8. A
解:对m受力分析可知,物体受重力及绳子的拉力而静止,故绳子的拉力F=mg;绳子对滑轮的拉力应为两股绳拉力的合力,如图所示:

由几何关系可知,绳子对滑轮的作用力为mg;故选A.
【分析】利用平衡方程结合力的合成可以求出细绳对滑轮的作用力大小。
9. AC
解:根据三角形定则可知:
①中F1和F2的合力为F3 , 故三力合力为2F3;
②中F1和F3的合力为F2 , 故三力合力为2F2;
③中F2和F3的合力为F1 , 故三力合力为2F1
④中F1和F2的合力为-F3 , 故三力合力为0。
综上所述,AC符合题意,BD不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】利用三角形定则结合力的合成可以求出合力的大小。
10. CD
解:A.如果F2的方向与F平行,则F1的方向也与F平行,这显然不符合题意,所以可知F2的方向不可能与F平行。故A不符合题意;
BCD.当F2的方向与F1的方向垂直时,F2具有最小值F2min=Fsin30°=5N,所以F2的大小不可能小于5N.故B不符合题意,CD符合题意。
故答案为:CD
【分析】利用平行四边形定则可以判别分力的大小和方向。
11. AB
解:如图所示:当F1=Fsinθ时,两分力和合力恰好构成三角形,有唯一解;当F>F1>Fsinθ=24N 时,根据平行四边形定则,有两组解;若F1>F,只有一组解;当F1<Fsinθ=24N时,分力和合力不能构成三角形,无解.AB符合题意.

故答案为:AB
【分析】力的合成遵循平行四边形定则,已知两个力的大小和方向,利用行四边形定则求解合力即可。
12. ABD
解:两个力的合力的范围是 .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.前两个力|的合力范围是 ,包含了9N在内,当前两个力的合力大小正好为9N,且与第三个力方向相反时,其总的合力为零,因此A符合题意;
B. 前两个力的合力范围是 ,包含了3N在内,当前两个力的合力大小正好为3N,且与第三个力方向相反时,其总的合力为零,因此B符合题意;
C. 前两个力的合力范围是 ,10N不在合力范围,故三个力不能平衡,C不符合题意;
D. 前两个力|的合力范围是 ,包含了8N在内,当前两个力的合力大小正好为8N,且与第三个力方向相反时,其总的合力为零,因此D符合题意;
故答案为:ABD
【分析】利用力的合成可以判别合力的大小范围。
13. AC
解:由于合力始终向下,可知 与 的水平分力相同.故 与 关于水平方向对称.所以 与水平方向成30°,设 与竖直方向成α,如图所示.

对各力进行分解可得: …① …②,由①2+②2得: ,即 ,故AC符合题意;
故答案为:AC
【分析】力的合成遵循平行四边形定则,已知两个力的大小和方向,利用行四边形定则求解合力即可。
14. AD
解:AB.合力保持不变,若保持 不变而减小 ,根据平行四边形定则可知, 变小, 变大,如图所示:

A符合题意,B不符合题意;
CD.若保持 的大小不变而减小 ,则由平行四边形定则可知, 变小, 变小; 变大, 变大,如图所示:

C不符合题意,D符合题意。
故答案为:AD
【分析】利用平行四边形定则结合合力大小不变可以判别分力的大小和方向的变化。
15. 25N;0
解:三力方向相同时,合力最大,最大值: 三个力满足:
说明三个力可以合成一个首尾相接的三角形,所以合力的最小值为0。
【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。
16. 1—7N;0—12N
解:两个共点力的大小分别为3N、4N,当两个力同向时,合力最大,为7N;反向时合力最小,为1N;则合力的范围是:1-7N; 三个共点力的大小分别为3N、4N、5N,它们的合力最大值3N+4N+5N=12N,最小值为0,则合力的范围是0—12N.
【分析】利用三角形定则可以求出合力的大小范围;利用三力的合成可以求出合力的范围。
17. Gcosθ;Gsinθ
解:将物体的重力沿着平行斜面方向和垂直斜面方向正交分解,如图所示:

根据平行四边形定则,有:
F1=Gcosθ
F2=Gsinθ
故答案为:Gcosθ,Gsinθ.
【分析】根据重力的作用效果,将重力为G分解为垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2 , 根据平行四边形定则求解各个分力.
18.
解:
(1)推力向下的分力F1=Fsin30°=50 N,
对地面作用力F合=F1+mg=350 N
(2)反向施加拉力时F合′=mg-F1=250 N.

【分析】(1)利用力的合成结合推力的分力大小可以求出合力的大小;
(2)利用力的合成可以求出合力的大小。
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