3.5怎样求合力
1.《曹冲称象》是家喻户晓的典故,“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣.”它既反映出少年曹冲的机智,同时也体现出重要的物理思想方法,下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲的方法相同的是( )
A.建立“质点”的概念
B.建立“合力与分力”的概念
C.建立“瞬时速度”的概念
D.研究加速度与合力、质量的关系
2.如图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形,且三个力的大小关系是F1<F2<F3,则下列四个图中,这三个力的合力最大的是( )
A. B. C. D.
3.下列几组共点力中,合力不可能等于零的是( )
A.3N,4N,6N B.1N,2N,4N
C.2N,4N,6N D.5N,5N,1N
4.一物体受到大小分别为F1、F2、F3的三个共点力的作用,其力的矢量关系如图所示,则它们的合力大小是( )
A.0 B.2F1 C.2(F2+F3) D.F1+F2+F3
5.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
6.关于大小不变的两个共点力F1、F2的合力F,下列说法正确的是( )
A.合力F的大小一定大于任一分力的大小 B.合力F的大小一定小于任一分力的大小
C.合力F的大小可能等于F1或F2的大小 D.合力F的大小随F1、F2间夹角增大而增大
7.物体受到两个力F1和F2的作用,F1=3N,F2=9N,则它们的合力F的数值范围是
A.3N≤F≤9N B.6N≤F≤12N C.3N≤F≤6N D.3N≤F≤12N
8.两个大小相等的共点力,当它们夹角为时,合力为F,当它们的夹角为时,合力大小为( )
A.2F
B.
C.F
D.2
9.在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,要使合力与分力产生同样的效果,必须做到___________。
A.将橡皮条拉直,
B.将橡皮条拉到同一位置
C.记准细绳的方向
D.准确读出弹簧测力计的读数
10.关于合力与分力的下列说法正确的是( )
A.合力一定大于某一分力
B.分力增大,合力一定增大
C.5N、1N两个共点力的合力可能为3N
D.把某个力分解,若知道两个分力的方向(与合力不共线),则只能作出唯一一个平行四边形
11.五星红旗是中华人民共和国的象征和标志;升国旗仪式代表了我国的形象,象征着我国蒸蒸日上天安门广场国旗杆高度为32.6米,而升国旗的高度为28.3米;升国旗时间与北京地区太阳初升的时间是一致的,升旗过程是127秒,已知国旗重量不可忽略,关于天安门的升国旗仪式,以下说法正确的是( )
A.擎旗手在国歌刚刚奏响时,要使国旗在升起初始时,旗面在空中瞬间展开为一平面,必须尽力水平向右甩出手中所握旗面
B.国旗上升过程中的最大速度可能小于0.2m/s
C.当国旗匀速上升时,如果水平风力大于国旗的重量,则国旗可以在空中完全展开为一个平面
D.当国旗匀速上升时,如果水平风力等于国旗的重量,则固定国旗的绳子对国旗的作用力的方向与水平方向夹角45度
12.一件行李重为G,被轻绳OA和OB吊在空中,OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2,如图所示,则( )
A.F1、F2的合力是G
B.F1、F2的合力是F
C.行李对轻绳OA的拉力方向与F1方向相反,大小相等
D.行李受到重力G、OA绳拉力F1、OB绳拉力F2,还有F共四个力
13.有三个共点力,大小分别是3N、7N、12N,则其合力可能是( )
A.1N B.8N C.15N D.23N
14.物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,下列几组力中,可能使物体处于平衡状态的是( )
A.5N 、7N 、8 N B.2N 、3N 、6N
C.1N 、5N 、10 N D.1N 、10N 、10N
15.在“探究求合力的方法”的实验中,下列操作正确的是( )
A.在使用弹簧秤时,使弹簧秤与木板平面平行
B.每次拉伸橡皮筋时,只要使橡皮筋伸长量相同即可
C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.描点确定拉力方向时,两点之间的距离应尽可能大一些
16.某小组做“验证力的平行四边形定则”的实验中,画出如图所示的图。其中,A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳套的结点,F'与AO共线。图中____________(选填“F”或“F'”)是与通过平行四边形定则作图得到的理论值;图中____________(选填“F”或“F'”)是用一根弹簧拉橡皮条时所测得的合力的实际值。
17.已知共点力,,它们的夹角为,通过作图法可求出合力的大小为_________N,合力的方向与成_________度角。(结果保留2位有效数字)
参考答案
1.B
【解析】
A.根据题中信息可知曹冲称象用到了等效替代法,质点的概念用到了理想模型法,A错误;
B.合力与分力的效果相同,用到了等效替代法,B正确;
C.瞬时速度中时间趋近于零,用到了极限法,C错误;
D.研究加速度与合力、质量的关系时用到了控制变量法,D错误。
故选B。
2.C
3.B
【解析】
A.3N和4N的合力的范围为
1N≤F≤7N
6N在这个范围内,合力可能为零,故A不符合题意;
B.1N和2N的合力的范围为
1N≤F≤3N
4N不在这个范围内,合力不可能为零,故B符合题意;
C.2N和4N的合力的范围为
2N≤F≤6N
6N在这个范围内,合力可能为零,故C不符合题意;
D.5N和5N的合力的范围为
0N≤F≤10N
1N在这个范围内,合力可能为零,故D不符合题意。
故选B。
4.A
【解析】
ABCD.根据三角形定则,F2与F3的合力等于从F2的起点到F3的终点的有向线段,即与F1大小相等方向相反,所以三个共点力的合力为0,故BCD错误,A正确。
故选A。
5.A
【解析】
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,选项A正确;
B.两力F1、F2不一定是同种性质的力,选项B错误;
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,选项C错误;
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,故D错误。
故选A。
6.C
【解析】
ABC.合力F的大小可能大于、小于或等于任一分力的大小,选项AB错误,C正确;
D.合力F的大小随F1、F2间夹角增大而减小,合力的范围在两个分力之差与之和之间,故D错误。
故选C。
7.B
【解析】
当夹角为零时合力最大,最大值为3N+9N=12N;当夹角180°时合力最小,最小值为9N-3N=6N;故合力的范围为6N≤F≤12N;故选B.
【点睛】两力合成时,合力随夹角的增大而减小,当夹角为零时合力最大,夹角180°时合力最小,合力范围为:|F1+F2|≥F≥|F1-F2|.
8.B
【解析】
由题意,两个大小相等的共点力F1和F2,当它们的夹角为120°时合力为F,由于当它们之间的夹角为时合力如图,由等边三解形的知识可知分力是F,当这两个力之间的夹角为时,由勾股定理得合力大小为
A.2F与分析不符,故A错误;
B.与分析相符,故B正确;
C. F与分析不符,故C错误;
D.2与分析不符,故D错误.
9.B
【解析】
要使每次合力与分力产生相同的效果,每次将橡皮条拉到同样的位置,即用一个力与用两个力的作用效果相同,故ACD错误,B正确。
故选B。
10.D
【解析】
A.合力的大小不一定大于每个分力的大小,可以比分力小,也可以与分力相等,故A错误;
B.保持两分力间夹角不变,增大其中一个分力,合力的大小可能减小,比如:两方向相反时,故B错误;
C.根据
F1+F2≥F≥|F1-F2|
则5N、1N两个共点力的合力范围为
故C错误;
D.由平行四边形定则可知,把某个力分解,若知道两个分力的方向(与合力不共线),则只能作出唯一一个平行四边形,故D正确。
故选D。
11.D
【解析】
A.若用水平向右甩出手中所握旗面,则手给旗子水平方向的力,因为旗面受到竖直向下的重力,水平方向的力和重力无法平衡,则旗面在空中瞬间无法展开为一平面,故A错误;
B.若旗上升过程中的最大速度小于0.2m/s,则在127s内上升的最大高度为:
h=0.2×127m=25.4m<28.3m
故B错误;
C.国旗匀速上升,说明国旗受力平衡,此时旗面受重力、水平风力、绳子的作用力,无论水平风力多大都无法和竖直方向的重力平衡,则国旗不可以在空中完全展开为一个平面,故C错误;
D.国旗匀速上升,说明国旗受力平衡,如果水平风力等于国旗的重量,则水平风力和重力的合力与水平方向夹角为45°,则固定国旗的绳子对国旗的作用力应与水平风力和重力的合力,等大反向,则固定国旗的绳子对国旗的作用力的方向与水平方向夹角45°,故D正确。
故选D。
12.BC
【解析】
【分析】
【详解】
ABD.行李受到竖直向下的重力,OA绳拉力F1、OB绳拉力F2,三个力的作用,F1、F2的合力是F,而在受力分析中,分力和合力不能同时并存,AD错误B正确;
C.行李对轻绳OA的拉力方向与F1是一对相互作用力,等大反向,C正确。
故选BC。
13.BC
【解析】
【分析】
【详解】
F1=3N、F2=7N、F3=12N,三个力最大值等于三个力之和,即22N。F1、F2两个力的合力最大为10N,最小为4N,F3=12N不在其范围内,所以三个力最小值是2N,故BC正确,AD错误。
故选BC。
14.AD
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析:三个力合力为0时,则任意两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,由此可知,任意一个力在另外两个力的合力范围.5N和7N的合力范围为:2N-12N,8N在合力范围里,故三个力的合力可能为0,故A正确;2N和3N的合力范围为:1N-5N,5N在合力范围里,故三个力的合力可能为0,故B错误;1N和5N的合力范围为:4N-6N,10N不在合力范围里,故三个力的合力不可能为0,故C正确;1N和10N的合力范围为:9N-11N,10N在合力的范围里,故三个力的合力可能为0,故D错误.
考点:考查了力的合成
【名师点睛】
根据力的合成法则可知:三个力的合力为零时,则第三个力肯定在第一二两个力的合力范围里,由此判断选项即可.
15.AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.在使用弹簧秤时,使弹簧秤与木板平面平行,这样使拉力沿水平方向,误差小,A正确;
B.每次拉伸橡皮筋时,应使橡皮筋伸长量相同,方向相同,才能保证合力不变,B错误;
C.由于用作图法求得合力,橡皮筋方向无确定要来,C错误;
D.由于两点确定一条直线,描点确定拉力方向时,两点之间的距离应尽可能大一些,这样画出的直线更准确,D正确。
故选AD。
16.F F'
【解析】
【分析】
【详解】
[1]与通过平行四边形定则作图得到的理论值严格符合平行四边形定则,即图中。
[2]实际值的合力作用方向与弹簧(即橡皮条方向)共线,即图中的。
17.20N(19 N ~21 N) 17(16~18)
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]运用图示法作出F1、F2,根据平行四边形定则知,当夹角为30°时,
合力的大小F=20N,合力的方向与成17度角.