上海市甘泉高中2020—2021学年高中物理沪科版（2019）必修第一册：3.5怎样求合力 学业测评（含解析）

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．