2024-2025學年新教材高中物理第三章相互作用4力的合成課時測評含解析教科版必修1

PAGE7-力的合成(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關(guān)于互成角度的兩個共點力,有關(guān)它們的合力與分力關(guān)系的下列說法中,正確的是 ()A.合力的大小肯定大于小的分力、小于大的分力B.合力的大小隨分力夾角的增大而增大C.合力的大小肯定大于隨意一個分力D.合力的大小可能大于大的分力,也可能小于小的分力【解析】選D。依據(jù)力的平行四邊形定則可知,兩個共點力的合力大小可能大于分力,也可能小于分力,所以合力可能大于大的分力,也可能小于小的分力,合力的大小隨兩分力夾角的增大而減小,故選項D正確。2.用兩條長度相等的細繩把一個鏡框掛在墻上,如圖所示的四種掛法中,細繩對鏡框拉力最大的是 ()【解析】選D。由題意知,兩繩子的拉力的合力相等,依據(jù)力的平行四邊形定則,可知當兩繩子的夾角越大時,其拉力也越大,因此,D圖的拉力最大,故D正確,A、B、C錯誤。3.(2024·泰州高一檢測)如圖所示,兩人同時用大小相等的力沿不同方向拉小船,下列幾種狀況中,合力最大的是 ()【解析】選A。合力與分力遵循平行四邊形定則,兩分力夾角越小合力越大,故選A。4.(2024·揚州高一檢測)如圖所示,大小分別為F1、F2、F3的三個力恰好圍成封閉的直角三角形(頂角為直角)。下列四個圖中,這三個力的合力最大的是 ()【解析】選C。由三角形定則,兩個力首尾相連,從第一個力的“首”到其次個力的“尾”的有向線段為其合力。因此在A中F3與F2的合力與F1相同,三個力合力為2F1;在B中F2與F3的合力與F1等大反向,三個力合力為0;在C中F1與F3的合力與F2相同,三個力的合力為2F2;在D中F2與F1的合力與F3相同,三個力的合力為2F3。又因為三個力中F2最大,所以三個力合力最大的是C,故C正確。5.草原上三只狼在爭搶食物,三只狼沿水平方向作用力大小為800N、1000N和1200N,狼的方位不確定,三只狼合力的最大值和最小值分別為 ()A.3000N,0 B.3000N,400NC.2200N,400N D.2200N,0【解析】選A。三力方向一樣時,合力最大為3000N;800N和1000N二力合力的最大值為1800N,最小值為200N,1200N大于最小值,小于最大值,所以三力合力的最小值為0,故A正確,B、C、D錯誤。6.在探討共點力合成試驗中,得到如圖所示的合力與兩力夾角θ的關(guān)系曲線,關(guān)于合力F的范圍及兩個分力的大小,下列說法中正確的是 ()A.4N≤F≤14NB.2N≤F≤10NC.兩力大小分別為2N、8ND.兩力大小分別為6N、8N【解析】選D。由圖像得:θ=90°時,兩分力F1、F2垂直,合力為10N,即=10N;θ=180°時,兩分力方向相反,即兩分力相減,|F1-F2|=2N,聯(lián)立解得:兩個力分別為6N、8N,合力的范圍|F1-F2|≤F≤F1+F2,即2N≤F≤14N。故選D。二、試驗、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(14分)如圖甲所示,在豎直平面內(nèi),將小圓環(huán)掛在橡皮筋的下端,橡皮筋長度為GE。用兩根彈簧測力計拉動小圓環(huán)到O點,小圓環(huán)受到作用力F1、F2和橡皮筋的拉力F0,如圖乙所示。(1)如圖乙,此時要記錄下拉力F1、F2的大小,并在白紙上登記__________,以及O點的位置。

(2)試驗中,不必要的是______________。

A.選用輕質(zhì)小圓環(huán)B.彈簧測力計在運用前應(yīng)校零C.撤去F1、F2,改用一個力拉小圓環(huán),仍使它處于O點D.用兩根彈簧測力計拉動小圓環(huán)時,要保持兩彈簧測力計相互垂直(3)圖丙中F′是用一個彈簧測力計拉小圓環(huán)時,在白紙上依據(jù)試驗結(jié)果畫出的圖示。F與F′中,方向肯定沿GO方向的是________________。

【解析】(1)力是矢量,既有大小,又有方向,因此除了須要記錄拉力F1、F2的大小,還要記錄這兩個力的方向。(2)本試驗的目的是探究求合力的方法,因此應(yīng)為隨意狀況下的兩個力與合力關(guān)系,D錯誤;選用輕質(zhì)小圓環(huán)是為了減小水平方向偏移的誤差,合力與分力之間是等效替代的關(guān)系,撤去F1、F2,改用一個力拉小圓環(huán),仍使它處于O點,以確保等效,彈簧測力計在運用前校零是為了使力的大小讀數(shù)精確,A、B、C是必要的。(3)當用一個彈簧測力計拉小圓環(huán)時,因圓環(huán)為輕質(zhì)小圓環(huán),故彈簧測力計的拉力與橡皮筋的拉力平衡,其方向肯定與橡皮筋的拉力方向相反,即肯定沿GO方向的是F′。答案:(1)F1、F2的方向(2)D(3)F′8.(10分)一個物體受到大小相等的兩個拉力作用,每個拉力都是100N,若兩個力的夾角為60°,求合力的大小及方向。【解析】由于兩個力大小相等,夾角為60°,所以作出的平行四邊形是菱形,可用計算法求得合力F,如圖所示,F=2F1cos30°=F1=100N=173.2N,方向沿F1與F2夾角的平分線。答案:173.2N,方向沿F1與F2夾角的平分線。(15分鐘·40分)9.(6分)某物體同時受到同一平面內(nèi)的三個共點力作用,在如圖所示的四種狀況中(坐標紙中每格邊長表示1N大小的力),該物體所受的合外力大小正確的是 ()A.甲圖中物體所受的合外力大小等于4NB.乙圖中物體所受的合外力大小等于2NC.丙圖中物體所受的合外力大小等于0D.丁圖中物體所受的合外力大小等于0【解析】選D。用作圖法可得甲圖中合力等于5N,乙圖中合力等于5N,丙圖中合力等于6N,丁圖中合力等于0,故D正確。10.(6分)射箭時弦和箭可等效為圖中的情景,已知弓的頂部跨度為L(如圖中虛線所示),弦勻稱且彈性良好,其自由長度為L。假設(shè)弓的跨度保持不變,箭在弦的正中間,弦夾在不計大小的類似動滑輪的附加裝置上,將箭放射出去。已知弦的勁度系數(shù)為k,放射箭時弦的最大長度為2L(彈性限度內(nèi)),則箭被放射瞬間所受的最大彈力為(設(shè)弦的彈力滿意胡克定律) ()A.kL B.kLC.kL D.2kL【解析】選C。由幾何圖形分析出形變量最大時,弦的形變量為L,所以由胡克定律得弦的張力F1=F2=kL,由力的平行四邊形定則知F1、F2的合力F=2F1cos30°=kL,所以弦對箭的最大作用力F=kL,故C選項正確。11.(6分)如圖,水平地面上固定著一根豎直立柱,某人用繩子通過柱頂?shù)墓饣ɑ唽?00N的貨物拉住。已知人拉著繩子的一端,且該繩端與水平方向夾角為30°,則柱頂所受壓力大小為 ()A.200N B.100NC.100N D.50N【解析】選B。如圖,定滑輪只變更力的方向,不變更力的大小,所以繩的拉力F1=F2=100N,柱頂所受壓力大小F=2F1cos30°=2×100×N=100N,故選項B正確。12.(22分)有始終角V形槽固定在水平面上,其截面如圖所示,BC面與水平面間夾角為60°。有一質(zhì)量為m的正方體勻稱木塊放在槽內(nèi),木塊與AB面、BC面間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)用垂直于紙面對里的力推