上海市民立中学2020—2021学年高中物理沪科版（2019）必修第一册：3.5怎样求合力 达标练习（含解析）

3.5怎样求合力
1．将一个力分解为两个分力，合力与分力的关系是（ ）
A．合力的大小一定等于两个分力大小之和
B．合力一定小于分力
C．合力与分力同时作用在物体上
D．合力的大小可能比每一个分力都大，也可能比每一个分力都小
2．如图所示，一个物体由绕过定滑轮的轻绳拉着，分别用图中所示的三种情况拉住物体静止不动。在这三种情况下，若绳的张力大小分别为，定滑轮对轴心的作用力大小分别为，摩擦、质量均不计，则（ ）
A． B．
C． D．
3．如图所示为两个大小不变、夹角θ变化的力的合力的大小F与θ角之间的关系图象(0≤θ≤2π)，下列说法中正确的是(　　)
A．合力大小的变化范围是0≤F≤14 N
B．合力大小的变化范围是2 N≤F≤10 N
C．这两个分力的大小分别为6 N和8 N
D．这两个分力的大小分别为2 N和8 N
4．关于合力的下述说法中正确的是(　　)
A．合力的性质与原来分力性质相同
B．合力与原来的分力间的关系是等效替代关系
C．合力总比分力大
D．合力总比一个分力大，比另一个分力小
5．作用在同一物体上的两个共点力，一个力的大小是，另一个力的大小是，它们合力的大小不可能是（ ）
A． B． C． D．
6．大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组力中，可能使小球平衡的一组是( )
A．2 N，3 N，6 N B．1 N，4 N，6 N
C．35N，15 N，25 N D．5 N，15N，25 N
7．“荡秋千”是小朋友们非常喜欢玩的游戏．如图中两个体重相同的小孩坐在秋千上，两秋千的绳子是一样的．下面的说法正确的是
A．甲中绳子易断
B．乙中绳子易断
C．甲、乙中的绳子一样易断
D．无法确定
8．如图所示，物体受到两个相互垂直的共点力和的作用，其大小分别为5N和12N，这两个力的合力大小为( )
A．7N B．13N C．17N D．60N
9．物理学在研究实际问题时，常常进行科学抽象，即抓住研究问题的主要特征，不考虑与当前研究问题无关或影响较小的因素，建立理想化模型，下列选项是物理学中的理想化模型的有：
A．位移 B．质点 C．力的合成 D．加速度
10．如图所示，小娟、小明两人共提一桶水匀速前行。已知两人手臂对桶的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶总重量为G，则下列说法中错误的是(　　)
A．当θ＝0°时，F＝G
B．当θ＝120°时，F＝G
C．当θ＝90°时，F＝G
D．θ越大，F越大
11．三个共点力F1，F2，F3，其中F1=1N，方向正西，F2=1N，方向正北，若三力的合力是2N，方向正北，则F3应是：（ ）
A．1N，东北 B．2N， 正南 C．3.2N，东北 D．N，东北
12．如图所示，作用于O点的三个力F1、F2、F3合力为零，F1沿－y方向，大小已知．F2与＋x方向夹角为θ(θ<90°)，大小未知．下列说法正确的是(　　)
A．F3可能指向第二象限
B．F3一定指向第三象限
C．F3与F2的夹角越小，则F3与F2的合力越小
D．F3的最小可能值为F1cos θ
13．一物体静止于水平桌面上，两者之间的最大静摩擦力为5N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2N、2N、3N.下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是(　　)
A．物体所受静摩擦力可能为2N
B．物体所受静摩擦力可能为4N
C．物体可能仍保持静止
D．物体一定被拉动
14．将一个8 N的力分解成两个分力，下列各组值可能的有(　　)
A．1 N和10 N
B．10 N和10 N
C．10 N和20 N
D．20 N和20 N
15．物体在下列几组力作用下，物体有可能保持静止是（ ）
A．2N，4N，6N B．3N，6N，10N
C．6N，8N，13N D．5N，2N，8N
16．“新冠肺炎”的易传染性让每一个接触到病毒的人都有可能成为被感染的对象。如果在一些易传播的环境中启用机器人替代人工操作的话，就可以有效防控病毒传播，其中送餐服务就是机器人应用的一个领域，只要设置好路线、安放好餐盘，它就会稳稳地举着托盘，到达指定的位置送餐，如图所示。若某一隔离病区的配餐点和目标位置在相距x=43m的直线通道上，机器人送餐时从静止开始启动，加速过程的加速度大小a1=2m/s2，速度达到v=2m/s后匀速，之后适时匀减速，恰好把食物平稳送到目标位置，整个送餐用时t=23s。若载物平台呈水平状态，食物的总质量，食物与平台无相对滑动，g取10m/s2.，试求：
(1)机器人加速过程位移的大小x；
(2)匀速运动持续的时间t0；
(3)减速过程中平台对食物的平均作用力F的大小。
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A、合力与分力的大小关系遵循平行四边形定则，合力不一定是等于两个分力之和．故A错误．
BD、合力的大小可能比分力大，可能比分力小，也有可能与分力大小相等．故B错误，D正确；
C、合力与分力只是效果等效，不能阐述为它们同时作用在物体上，故C错误；
故选D．
【点睛】
解决本题的关键知道合力和分力的大小遵循平行四边形定则，注意合力与分力只是效果上等效．
2．A
【解析】
【详解】
物体静止时，绳的张力大小等于物体重力的大小，所以有：
已知两个分力的大小，其合力与两分力的夹角之间满足关系式：
越大，越小，定滑轮对轴心的作用力等于两段绳的拉力的合力，随两段绳间夹角逐渐增大，两段绳的拉力的合力逐渐减小，所以有：
A．与分析相符，故A正确；
B．与分析不符，故B错误；
C．与分析不符，故C错误；
D．与分析不符，故D错误；
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
AB.当两个力方向相同时，合力等于两个力之和14 N；当两个力方向相反时，合力等于两个力之差2 N，由此可见：合力大小的变化范围是2 N≤F≤14 N，故A、B错误．
CD.由题图可知：当两力夹角为180°时，两力的合力为2 N，而当两力夹角为90°时，两力的合力为10 N．则这两个力的大小分别为6 N、8 N，故C正确，D错误．
4．B
【解析】
【详解】
A．在力的合成中，合力并不是一个真实存在的力，找不到合力的施力者，合力与分力的概念是建立在效果相同即所谓的等效的基础上的，因此，合力也就没有性质的问题，故A错误；
B．合力与分力是等效替代关系，故B正确；
CD．合力F既可以大于、也可以等于或小于原来的任意一个分力，合力范围：
|F1－F2|≤F≤F1＋F2
故CD错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
两力合成时，合力范围为：，故合力范围为：，故选项ABC不符合题意，选项D符合题意；
故选D。
6．C
【解析】
要想平衡合外力需要为零，2 N，3 N，6 N的合力范围：1N≤F≤11N；
1 N，4 N，6 N的合力范围：1N≤F≤11N；35 N，15 N，25 N的合力范围：0N≤F≤75N；
5 N，15 N，25 N的合力范围：5N≤F≤45N；所以选C.
7．B
【解析】
【详解】
小孩的重力和两根绳子拉力的合力等值反向，合力一定，两分力夹角越大，分力越大，所以夹角越大，绳子拉力越大。则乙中绳子容易断。
A．甲中绳子易断，与结论不相符，选项A错误；
B．乙中绳子易断，与结论相符，选项B正确；
C．甲、乙中的绳子一样易断，与结论不相符，选项C错误；
D．无法确定，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
ABCD.由力的合成用平行四边形法则可知合力大小为
故B正确ACD错误。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
A．位移是描述物体位置变化的物理量，不需要理想化的条件，A错误；
B．将物体视为质点，保留了物体质量的属性，忽略了物体的形状和大小，是一种理想模型，B正确；
C．力的合成采用了等效替代法，C错误；
D．加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，不需要理想化条件，D错误。
故选B。
10．A
【解析】
【分析】
考查力的合成。
【详解】
A．当θ＝0°时，受力分析有：
解得 ，A错误；
B．当θ＝120°时，受力分析有：
解得，B正确；
C．当θ＝90°时，受力分析有：
解得，C正确；
D．受力分析可得：
解得，则θ越大，F越大，D正确；本题选不正确的。
故选A。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，三力的合力是2N，方向正北，而F2=1N，方向正北，因此力F1与F3的合力大小为1N，方向正北，根据力的合成与分解，依据力的平行四边形定则，则有：F3应是大小为N，方向东北．如图所示，故选D.
12．AD
【解析】
【详解】
AB.因F1、F2、F3的合力为零，故F3应与F2、F1的合力等大反向，故F3可能指向第二象限，也可能指向第三象限，选项A正确，B错误；
C.F3、F2的合力与F1等大反向，而F1大小、方向均已知，故F3与F2的合力与其夹角大小无关，选项C错误；
D.当F3与F2垂直时，F3最小，其最小值为F1cos θ，选项D正确．
13．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
2N和2N的合力范围为[0，4N]，3N在此范围内，故当两个2N合力为3N时，再与第三个力大小相等方向相反，则三个力的合力为0，故2N，2N，3N三个力的合力范围为[0，7N]；2N在三个力的合力范围内，故当三个力的合力为2N时，物体所受静摩擦力为2N，故A正确；4N在三个力的合力范围内，故当三个力的合力为4N时，物体所受静摩擦力为4N，故B正确；当三个力的合力小于最大静摩擦力5N时，物体仍保持静止状态，故C正确，D错误；故选ABC．
【点睛】
本题考查的是三个力的合力范围，处理时，先求得两个力的合力范围，若第三个力在其两个力的合力范围内，则合力最小值为0，若不在两个力的合力范围内，则与第三个力最接近的那个力的差值为最小值．
14．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．1N与10N的合力范围是9N≤F≤11N，不可能为8N．故A不符合题意．
B．10N与10N的合力范围是0N≤F≤20N，可能为8N．故B符合题意．
C．10N与20N的合力范围是10N≤F≤30N，不可能为8N．故C不符合题意．
D．20N与20N的合力范围是0N≤F≤40N，可能为8N．故D符合题意．
15．AC
【解析】
【详解】
A．２N与４N合成最大6N，最小2N，当取6N时与第三个力合成，最终合力能为0N，故A正确；
B．3N和6N合成最大9N，最小3N，合力不可能为10N，所以最终合力不可能为零。故B错误；
C．6N和8N合成最大14N，最小2N，可能为13N，故与第三个力可能平衡，故C正确；
D．2N和5N合成最大7N，最小3N，当取8N时，与第三个力不能平衡，故D错误；
故选AC。
16．(1)1m；(2)20s；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)加速过程位移
解得
x1=1m
(2)设机器人减速时的加速度为，匀速的时间为，则由题可知
解得
t0=20s
(3)平台对食物竖直方向的支持力
水平方向的摩擦力
故平台对食物的作用力大小
代入数据解得