3.4 力的合成和分解 培优作业—2021_2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 3.4 力的合成和分解 培优作业—2021_2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 255.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-01 10:24:42 | ||
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文档简介
第三章 第四节 力的合成和分解 培优作业
一、单项选择题
1．将物体所受重力按力的作用效果进行分解，下列图中错误的是( )
A B C D
2．下列4个图中，F1大小为5 N，F2大小为3 N，F3大小为7 N，其中F1、F2、F3的合力最大的是( )
3．两个大小分别为F1和F2(F2 A.F2≤F≤F1
B.≤F≤
C.F1－F2≤F≤F1＋F2
D.F－F≤F2≤F＋F
4．如图所示，A、B为同一水平线上的两个绕绳装置，转动A、B改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢下降．关于此过程绳上拉力大小的变化，下列说法中正确的是( )
A．不变 B．逐渐减小
C．逐渐增大 D．不能确定
5．如图所示，一水桶上系有三条绳子a、b、c，分别用它们提起相同的水时，下列说法中正确的是( )
A．a绳受力最大
B．b绳受力最大
C．c绳受力最大
D．三条绳子受力一样大
6．两个共点力F1和F2的大小不变，它们的合力F跟两力F1、F2之间的夹角θ的关系如图所示，则合力F大小的变化范围是( )
A．0～1 N
B．1～3 N
C．1～5 N
D．1～7 N
7．小明想推动家里的衣橱，但使出了很大的力气也推不动，他便想了个妙招，如图所示，用A、B两块木板，搭成一个底角较小的人字形架，然后往中央一站，衣橱居然被推动了！下列说法中正确的是( )
A．这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱
B．这是不可能的，因为无论如何小明的力气也没那么大
C．这有可能，A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力
D．这有可能，但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力
8．水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B。一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10 kg的重物，∠CBA＝30°，如图所示。滑轮受到绳子的作用力为(g取10 N/kg)( )
A.50 N B．50 N
C.100 N D．100 N
9．如图所示，在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，∠BAD＝120°，整个系统保持静止状态。已知A物块所受的摩擦力大小为F静，则D物块所受的摩擦力大小为( )
A．F静 B．F静
C．F静 D．F静
二、多项选择题
10．(多选)下列说法正确的是( )
A．力的分解是力的合成的逆运算
B．把一个力分解为两个分力，这两个分力共同作用的效果应当与该力作用的效果相同
C．力的合成和力的分解都遵循平行四边形定则
D．分力一定小于合力
11．(多选)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是( )
A．当θ＝120°时，F＝G
B．不管θ为何值时，都有F＝
C．当θ＝0°时，F＝
D．θ越大，则F越小
12．(多选) 明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可．一游僧见之曰：无烦也，我能正之．”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身．假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则( )
A．若F一定，θ大时FN大
B．若F一定，θ小时FN大
C．若θ一定，F大时FN大
D．若θ一定，F小时FN大
三、非选择题
13．以下是某实验小组探究“两个互成角度的力的合成规律”的过程．
(1)首先进行如下操作：
①如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE；
②如图乙，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环．小圆环在拉力F1、F2的共同作用下，位于O点，橡皮条伸长的长度为EO；
③撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使其位于O点，如图丙．
同学们发现，力F单独作用，与F1、F2共同作用的效果是一样的，都使小圆环保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即产生________，所以F等于F1、F2的合力．
(2)然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系：
①由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向，三个力大小由弹簧测力计读出)；
②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，如图丁，得到的启示是________；
③多次改变拉力F1、F2的大小和方向，重做上述实验，通过画各力的图示，进一步检验所围成的图形．实验小组发现：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作________，上述实验中，如果把图乙和图丙的操作顺序对调，即先用拉力F将圆环拉到O点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的________，此实验可以探究________规律．
14．某同学在做探究力的合成的平行四边形定则的实验中。
(1)图中B测力计的示数为________N。(本实验用的弹簧测力计示数的单位为N)
(2)有关此实验，下列叙述正确的是________。
A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O。这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
15．如图，倾角为15°的斜面上放着一个木箱，100 N的拉力F斜向上拉着木箱，F与水平方向成45°角．分别以平行于斜面和垂直于斜面的方向为x轴和y轴建立坐标系，把F分解为沿着两个坐标轴的分力．试在图中作出分力Fx和Fy，并计算它们的大小．
参考答案与解析
一、单项选择题
1．C
【解析】重力产生了使物体下滑的效果及挤压斜面的效果，故A正确；重力产生了向两边拉绳的效果，故B正确；重力产生了挤压两接触面的效果，两分力应垂直于两接触面，故C错误；重力产生了拉绳及挤压墙面的效果，故D正确
2．A.
【解析】根据平行四边形定则可知，A图中三个力的合力为2F3＝14 N，B图中三个力的合力为0，C图中三个力的合力为2F1＝10 N，D图中三个力的合力为2F2＝6 N，所以A图合力最大，故A正确，B、C、D错误．
3．C
【解析】两个共点力合成，遵循平行四边形定则，当两个力同向时合力最大，等于F1＋F2，反向时合力最小，等于F1－F2，故F1－F2≤F≤F1＋F2，故选C
4．B
【解析】当改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢下降时，两绳间的夹角会逐渐变小，而它们的合力是不变的，故这两个分力的大小将会变小，故选项B正确．
5．A.
【解析】对水桶研究：受到重力和绳子的两个拉力作用，根据平衡条件可知：两个拉力的合力与重力平衡，大小等于重力，方向竖直向上．根据几何关系得绳子越长，夹角越小，绳子的拉力越小，而绳子越短，夹角越大，绳子的拉力越大，a绳的夹角最大，故a绳受力最大，故A正确．
6．D.
【解析】由题图可得：θ＝π时，|F1－F2|＝1 N；θ＝0.5π时，＝5 N，解得F1＝3 N，F2＝4 N(或F1＝4 N，F2＝3 N)，故合力F的范围是1 N≤F≤7 N，故D正确．
7．C.
【解析】由小明所受重力产生的作用效果，小明的重力可分解为沿两个木板方向的分力，由于两个木板夹角接近180°，根据平行四边形定则，可知分力可远大于小明的重力，故C正确．
8．C
【解析】以滑轮为研究对象，
悬挂重物的绳的张力是F＝mg＝100 N，故小滑轮受到绳的作用力沿BC、BD方向，大小都是100 N。从图中看出，∠CBD＝120°，∠CBF＝∠DBF，得∠CBF＝60°，即△CBF是等边三角形，故F＝100 N。
9．C
【解析】已知A物块所受的摩擦力大小为F静，设每根弹簧的弹力为F，则有：2Fcos 60°＝F静，对D：2Fcos 30°＝F静′，解得：F静′＝F＝F静，故选C。
二、多项选择题
10．ABC.
【解析】力的合成是求几个力的合力，而力的分解是求一个力的分力，即力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则，A、C正确；力的分解的本质是力的等效替代，就是用同时作用于物体的几个力产生的效果代替一个力的作用效果，B正确；合力与分力的关系满足平行四边形定则，故分力的大小可能大于、小于或等于合力的大小，D错误．
11．AC
【解析】由力的合成可知，在两分力相等，θ＝120°时，F合＝F＝G；θ＝0°时，F＝F合＝，故选项A、C正确，B错误．在合力一定时，分力间的夹角θ越大，则分力越大，故选项D错误．
12．BC.
【解析】木楔两侧面产生的推力合力大小等于F，由力的平行四边形定则可知，FN＝，由表达式可知，若F一定，θ越小，FN越大，A错误，B正确；若θ一定，F越大，FN越大，C正确，D错误．
三、非选择题
13．(1)相同的作用效果
(2)②可能构成平行四边形
③平行四边形定则 分力 力的分解
【解析】(1)橡皮条对小圆环的拉力相同，即产生相同的作用效果．
(2)②图丁得到的启示是可能构成平行四边形．
③表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则．先用拉力F将圆环拉到O点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的分力，此实验可以探究力的分解规律．
14．(1)3.60 (2)AC
【解析】(1)由图示可知，弹簧测力计分度值为0.2 N，其示数为3.60 N；
(2)本实验，弹簧测力计的拉力应不超过量程，与两个弹簧测力计拉力的大小没有要求，两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，故A正确；根据二力平衡可知，橡皮筋的拉力不是合力，而是合力的反方向的力，故B错误；根据实验的要求，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同，故C正确；根据平行四边形定则，若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，则需同时调整另一只弹簧测力计拉力的大小与方向，故D错误。故选A、C。
15．【答案】图见解析 50 N 50 N
【解析】
分力Fx和Fy如图所示．由几何关系可得F与x轴的夹角为30°.则Fx＝Fcos 30°＝100× N＝50 N，Fy＝Fsin 30°＝100× N＝50 N.
一、单项选择题
1．将物体所受重力按力的作用效果进行分解，下列图中错误的是( )
A B C D
2．下列4个图中，F1大小为5 N，F2大小为3 N，F3大小为7 N，其中F1、F2、F3的合力最大的是( )
3．两个大小分别为F1和F2(F2
B.≤F≤
C.F1－F2≤F≤F1＋F2
D.F－F≤F2≤F＋F
4．如图所示，A、B为同一水平线上的两个绕绳装置，转动A、B改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢下降．关于此过程绳上拉力大小的变化，下列说法中正确的是( )
A．不变 B．逐渐减小
C．逐渐增大 D．不能确定
5．如图所示，一水桶上系有三条绳子a、b、c，分别用它们提起相同的水时，下列说法中正确的是( )
A．a绳受力最大
B．b绳受力最大
C．c绳受力最大
D．三条绳子受力一样大
6．两个共点力F1和F2的大小不变，它们的合力F跟两力F1、F2之间的夹角θ的关系如图所示，则合力F大小的变化范围是( )
A．0～1 N
B．1～3 N
C．1～5 N
D．1～7 N
7．小明想推动家里的衣橱，但使出了很大的力气也推不动，他便想了个妙招，如图所示，用A、B两块木板，搭成一个底角较小的人字形架，然后往中央一站，衣橱居然被推动了！下列说法中正确的是( )
A．这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱
B．这是不可能的，因为无论如何小明的力气也没那么大
C．这有可能，A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力
D．这有可能，但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力
8．水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B。一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10 kg的重物，∠CBA＝30°，如图所示。滑轮受到绳子的作用力为(g取10 N/kg)( )
A.50 N B．50 N
C.100 N D．100 N
9．如图所示，在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，∠BAD＝120°，整个系统保持静止状态。已知A物块所受的摩擦力大小为F静，则D物块所受的摩擦力大小为( )
A．F静 B．F静
C．F静 D．F静
二、多项选择题
10．(多选)下列说法正确的是( )
A．力的分解是力的合成的逆运算
B．把一个力分解为两个分力，这两个分力共同作用的效果应当与该力作用的效果相同
C．力的合成和力的分解都遵循平行四边形定则
D．分力一定小于合力
11．(多选)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是( )
A．当θ＝120°时，F＝G
B．不管θ为何值时，都有F＝
C．当θ＝0°时，F＝
D．θ越大，则F越小
12．(多选) 明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可．一游僧见之曰：无烦也，我能正之．”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身．假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则( )
A．若F一定，θ大时FN大
B．若F一定，θ小时FN大
C．若θ一定，F大时FN大
D．若θ一定，F小时FN大
三、非选择题
13．以下是某实验小组探究“两个互成角度的力的合成规律”的过程．
(1)首先进行如下操作：
①如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE；
②如图乙，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环．小圆环在拉力F1、F2的共同作用下，位于O点，橡皮条伸长的长度为EO；
③撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使其位于O点，如图丙．
同学们发现，力F单独作用，与F1、F2共同作用的效果是一样的，都使小圆环保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即产生________，所以F等于F1、F2的合力．
(2)然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系：
①由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向，三个力大小由弹簧测力计读出)；
②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，如图丁，得到的启示是________；
③多次改变拉力F1、F2的大小和方向，重做上述实验，通过画各力的图示，进一步检验所围成的图形．实验小组发现：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作________，上述实验中，如果把图乙和图丙的操作顺序对调，即先用拉力F将圆环拉到O点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的________，此实验可以探究________规律．
14．某同学在做探究力的合成的平行四边形定则的实验中。
(1)图中B测力计的示数为________N。(本实验用的弹簧测力计示数的单位为N)
(2)有关此实验，下列叙述正确的是________。
A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O。这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
15．如图，倾角为15°的斜面上放着一个木箱，100 N的拉力F斜向上拉着木箱，F与水平方向成45°角．分别以平行于斜面和垂直于斜面的方向为x轴和y轴建立坐标系，把F分解为沿着两个坐标轴的分力．试在图中作出分力Fx和Fy，并计算它们的大小．
参考答案与解析
一、单项选择题
1．C
【解析】重力产生了使物体下滑的效果及挤压斜面的效果，故A正确；重力产生了向两边拉绳的效果，故B正确；重力产生了挤压两接触面的效果，两分力应垂直于两接触面，故C错误；重力产生了拉绳及挤压墙面的效果，故D正确
2．A.
【解析】根据平行四边形定则可知，A图中三个力的合力为2F3＝14 N，B图中三个力的合力为0，C图中三个力的合力为2F1＝10 N，D图中三个力的合力为2F2＝6 N，所以A图合力最大，故A正确，B、C、D错误．
3．C
【解析】两个共点力合成，遵循平行四边形定则，当两个力同向时合力最大，等于F1＋F2，反向时合力最小，等于F1－F2，故F1－F2≤F≤F1＋F2，故选C
4．B
【解析】当改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢下降时，两绳间的夹角会逐渐变小，而它们的合力是不变的，故这两个分力的大小将会变小，故选项B正确．
5．A.
【解析】对水桶研究：受到重力和绳子的两个拉力作用，根据平衡条件可知：两个拉力的合力与重力平衡，大小等于重力，方向竖直向上．根据几何关系得绳子越长，夹角越小，绳子的拉力越小，而绳子越短，夹角越大，绳子的拉力越大，a绳的夹角最大，故a绳受力最大，故A正确．
6．D.
【解析】由题图可得：θ＝π时，|F1－F2|＝1 N；θ＝0.5π时，＝5 N，解得F1＝3 N，F2＝4 N(或F1＝4 N，F2＝3 N)，故合力F的范围是1 N≤F≤7 N，故D正确．
7．C.
【解析】由小明所受重力产生的作用效果，小明的重力可分解为沿两个木板方向的分力，由于两个木板夹角接近180°，根据平行四边形定则，可知分力可远大于小明的重力，故C正确．
8．C
【解析】以滑轮为研究对象，
悬挂重物的绳的张力是F＝mg＝100 N，故小滑轮受到绳的作用力沿BC、BD方向，大小都是100 N。从图中看出，∠CBD＝120°，∠CBF＝∠DBF，得∠CBF＝60°，即△CBF是等边三角形，故F＝100 N。
9．C
【解析】已知A物块所受的摩擦力大小为F静，设每根弹簧的弹力为F，则有：2Fcos 60°＝F静，对D：2Fcos 30°＝F静′，解得：F静′＝F＝F静，故选C。
二、多项选择题
10．ABC.
【解析】力的合成是求几个力的合力，而力的分解是求一个力的分力，即力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则，A、C正确；力的分解的本质是力的等效替代，就是用同时作用于物体的几个力产生的效果代替一个力的作用效果，B正确；合力与分力的关系满足平行四边形定则，故分力的大小可能大于、小于或等于合力的大小，D错误．
11．AC
【解析】由力的合成可知，在两分力相等，θ＝120°时，F合＝F＝G；θ＝0°时，F＝F合＝，故选项A、C正确，B错误．在合力一定时，分力间的夹角θ越大，则分力越大，故选项D错误．
12．BC.
【解析】木楔两侧面产生的推力合力大小等于F，由力的平行四边形定则可知，FN＝，由表达式可知，若F一定，θ越小，FN越大，A错误，B正确；若θ一定，F越大，FN越大，C正确，D错误．
三、非选择题
13．(1)相同的作用效果
(2)②可能构成平行四边形
③平行四边形定则 分力 力的分解
【解析】(1)橡皮条对小圆环的拉力相同，即产生相同的作用效果．
(2)②图丁得到的启示是可能构成平行四边形．
③表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则．先用拉力F将圆环拉到O点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的分力，此实验可以探究力的分解规律．
14．(1)3.60 (2)AC
【解析】(1)由图示可知，弹簧测力计分度值为0.2 N，其示数为3.60 N；
(2)本实验，弹簧测力计的拉力应不超过量程，与两个弹簧测力计拉力的大小没有要求，两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，故A正确；根据二力平衡可知，橡皮筋的拉力不是合力，而是合力的反方向的力，故B错误；根据实验的要求，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同，故C正确；根据平行四边形定则，若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，则需同时调整另一只弹簧测力计拉力的大小与方向，故D错误。故选A、C。
15．【答案】图见解析 50 N 50 N
【解析】
分力Fx和Fy如图所示．由几何关系可得F与x轴的夹角为30°.则Fx＝Fcos 30°＝100× N＝50 N，Fy＝Fsin 30°＝100× N＝50 N.