山东省济南历城四中2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：4.1科学探究：力的合成 跟踪训练（含解析）

4.1科学探究：力的合成
课时训练（含解析）
1．有两个共点力，其中一个力的大小为3N，另一个力的大小是4N，这两个力的合力的最大值为（　　）
A．1N
B．5N
C．7N
D．12N
2．F1、F2的合力为F，已知F1=20N，F=30N，那么F2的取值可能是（ ）
A．40N B．60N C．80N D．100N
3．两个共点力的大小分别为F1＝15 N，F2＝8 N，它们的合力大小不可能等于(　　)
A．9 N B．25 N C．8 N D．21 N
4．如图所示，用两个弹簧测力计同时作用在水平橡皮筋上，使之沿水平方向伸长到一定长度；改用一个弹簧测力计拉该橡皮筋，使之沿水平方向伸长到相同长度。下列说法正确的是（　　）
A．F是F1、F2的合力
B．F1、F2的大小之和等于F
C．若保持甲中的橡皮筋在图示位置，可以只改变图中F1的大小，F1的方向和F2的大小和方向均保持不变
D．若保持甲中的橡皮筋在图示位置，可以只改变图中F2的大小，F2的方向和F1的大小和方向均保持不变
5．物体受两个共点力F1和F2作用，其大小分别是F1＝6N，F2＝10N，则无论这两个力之间的夹角为何值，它们的合力不可能是（　　）
A．3N B．8N C．10N D．14N
6．如图所示，在动摩擦因数为0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20kg，在运动过程中，还受到一个水平向左、大小为10N的拉力F作用，则物体受到的合力为(g＝10N/kg)(　　)
A．10N，向右 B．30N，向左
C．30N，向右 D．20N，向左
7．五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
8．三个力作用在同一物体上，其大小分别为6N、8N、12N，其合力大小不可能是（　　）
A．4N B．0 C．15N D．28N
9．水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有滑轮B，轻绳的一端固定于墙壁上C点，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为5kg的重物，∠CBA=30°，如图所示，则滑轮受到绳子的作用力大小为（g=10m/s2）
A．50N B．50N C．100N D．100N
10．一物体在共点力F1、F2、F3、F4四力作用下保持平衡，已知F3=10N，现将F3顺时针旋转60°，此时物体受到的合力是（ ）
A．0 B．N C．N D．10N
11．作用在表物体上两个力，大小分别为和，则它们的合力最大值和最小值分别是（ ）
A．和 B．和0 C．和 D．和0
12．如果两个共点力之间的夹角保持不变，当其中一个力增大时，这两个力的合力F的大小( )
A．可能不变 B．一定增大 C．一定减小 D．可能减小
13．作用在同一个物体上的三个共面共点力，第一个力的大小是1N，第二个力的大小是5N，第三个力的大小是9 N，它们合力的大小可能是
A．0N B．2N
C．4N D．6N
14．把力F分解为两个不为零的分力，下列分解哪些是可能的(　　)
A．分力之一垂直于F
B．两分力在同一直线上，并与F所在直线重合
C．两分力都比F大
D．两分力都与F垂直
15．在验证力的平行四边形定则实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置。某同学在做该实验时认为的其中正确的是________（填入相应的字母）。
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到点
D．拉力和的夹角越大越好.
16．一个成人与一个小孩分别在河的两岸拉一条船，船沿河岸前进，成人的拉力为，方向如图所示（未画出小孩的拉力方向），要使船在河流中平行于河岸行驶．求小孩对船施加的最小力的大小和方向．
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
两个力得合力取值范围为，因此合力最大值为两者相加，故最大为3N+4N=7N，故C正确。
2．A
【解析】
【详解】
两个力方向相同时，合力F=F1+F2，F2=F-F1=30N-20N=10N；两个力方向相反时，合力F=F2-F1，F2=F+F1=30N+20N=50N。综上所述，F2的大小在10N到50N之间，故A正确，BCD错误。
故选A。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
两个力同向时合力最大：
两个力反向时合力最小：
所以选项中不在上述最大值和最小值之间，ACD错误，B正确。
故选B。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．本题中两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力产生了相同的形变效果，故F是F1与F2的合力，F1与F2是F的分力，F1、F2的大小之和不一定等于F，故A正确，B错误；
CD．保持甲中的橡皮筋在图示位置，即保证F1、F2的合力不变，若改变其中一个分力的大小，则另一个分力的大小和方向一定变化，故选项C错误，D错误。
故选A。
5．A
【解析】
【详解】
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，夹角时合力最小，并且，故和的合力范围为：；所以不可能的是A；
故选A。
6．B
【解析】
【详解】
依题意，物体相对于地面向右运动，受到地面的滑动摩擦力方向向左。物体在水平面上运动，F也在水平方向，则物体对地面的压力大小等于物体的重力，即FN=mg，所以物体受到的滑动摩擦力大小为
f=μFN=μmg=0.1×200N=20N
物体受到的合力为F合=F+f=30N，方向向左；
A．10N，向右，与结论不相符，选项A错误；
B．30N，向左，与结论相符，选项B正确；
C．30N，向右，与结论不相符，选项C错误；
D．20N，向左，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
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。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
6N、8N、12N方向相同时，合力最大为26N；6N、8N的合力的范围是：
所以当6N、8N的合力为12N的时候，与第三个力大小相等方向相反，此时的合力最小为0，所以三个力的合力的范围是合；
A．与分析不符，故A错误；
B．与分析不符，故B错误；
C．与分析不符，故C错误；
D．与分析相符，故D正确；
故选D。
9．A
【解析】
【详解】
由题意可得，对绳B点受力分析：
滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F，因同一根绳张力处处相等，都等于物体的重量，即：
。
用平行四边形定则作图，由于拉力F1和F2的夹角为120°，则由几何知识得：
F=50N，
所以滑轮受绳的作用力为50N。方向与水平方向成30°角斜向下，
A．综上分析滑轮受到绳子的作用力大小为50N，A正确；
B．综上分析滑轮受到绳子的作用力大小为50N，B错误；
C．综上分析滑轮受到绳子的作用力大小为50N，C错误；
D．综上分析滑轮受到绳子的作用力大小为50N，D错误；
故选A。
10．D
【解析】
【详解】
四力平衡中任意三个力的合力与第四个力等值、反向、共线，故除F3外的三个力F1、F2、F4的合力大小等于F3，方向与F3反向，故等效成物体受两个互成180°的大小等于F3的力作用；将F3顺时针旋转60°，根据平行四边形定则可知，两个大小相等且互成120°的力合成时，合力在两个分力的角平分线上，大小等于分力，故此时物体所受到的合力大小为F3=10N；
A．0，与结论不相符，选项A错误；
B．N，与结论不相符，选项B错误；
C．N，与结论不相符，选项C错误；
D．10N，与结论相符，选项D正确；
故选D。
11．A
【解析】
【详解】
两个力的合力取值范围为，故和的合力最大值和最小值分别为和，故A正确；
故选A。
12．AD
【解析】
【分析】
【详解】
如果夹角θ的范围为：0°＜θ＜90°，根据平行四边形定则作图，如图
从图中可以看出，合力一定增大；
如果夹角θ的范围为：90°＜θ＜180°，根据平行四边形定则作图，如图
从图中可以看出，合力先减小后增加，存在相等的可能；
综上所述，故AD正确，BC错误；
故选AD。
13．CD
【解析】
【详解】
F1=1N、F2=5N、F3=9N，三个力最大值等于三个力之和。即15N。F1、F2两个力的合力最大为6N，最小为4N，F3=9N不在这两个力的合力范围内，所以三个力最小值是3N。因此三个力的合力范围：
3N≤F≤15N，
A．0N，故A不符合题意；
B．2N，故B不符合题意；
C．4N，故C符合题意；
D．6N，故D符合题意。
故选CD。
14．ABC
【解析】
【详解】
ABC．一个力理论上可分解为无数对分力，只要符合以两分力为邻边，合力为该邻边所夹的对角线即可，一个分力可以垂直于合力也可以大于合力，也可以也合力共线，ABC正确；
D．但两个分力都垂直于合力构不成平行四边形，D错误；
故选ABC。
15．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．在实验中要减小拉力方向的误差，系橡皮条的细绳应细一些且长一些，这样可以准确的记录拉力的方向，应让标记同一细绳方向的两点尽量远些，故A正确；
B．作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有有较大差别，故应拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，故B正确；
C．实验中，弹簧的读数大小适当，便于做平行四边形即可，并非要求一定达到最大量程，故C错误；
D．两拉力和的夹角适当大一些可以减小测量的误差，但是不是越大越好，故D错误；
故选AB。
16．200N，方向垂直于河岸
【解析】
【详解】
为使船在河流中平行于河岸行驶，必须使成人与小孩的合力平行于河岸方向，根据三角形定则，将的起点与的“箭头”相连，只要的起点与的“箭头”的连线落在平行于河岸的方向上，、的合力F的方向就与河岸平行，如图所示，
当垂直于河岸时，最小，得
即小孩对船施加的最小力的大小为200N，方向垂直于河岸．