2024-2025學年新教材高中物理第4章力與平衡第1節(jié)科學探究：力的合成課時分層作業(yè)含解析魯科版必修第一冊

PAGE5-科學探究：力的合成(建議用時：25分鐘)◎考點一合力與分力的關(guān)系1．關(guān)于共點力，下列說法中不正確的是()A．作用在一個物體上的兩個力，假如大小相等，方向相反，這兩個力是共點力B．作用在一個物體上的兩個力，假如是一對平衡力，則這兩個力是共點力C．作用在一個物體上的幾個力，假如它們的作用點在同一點上，則這幾個力是共點力D．作用在一個物體上的幾個力，假如它們的作用線交于同一點，則這幾個力是共點力A[共點力是幾個力作用于同一點或力的作用線相交于同一點的力．若受兩個力平衡的物體，則物體所受的必定是共點力，所以A錯，B、C、D對．]2．某物體所受n個共點力的合力為零，若把其中一個力F1的方向沿順時針方向轉(zhuǎn)過90°，并保持其大小不變，其余力保持不變，則此時物體所受的合力大小為()A．F1 B．eq\r(2)F1C．2F1 D．0B[物體所受n個力的合力為零，則其中n－1個力的合力肯定與剩下來的那個力等大反向，故除F1以外的其他各力的合力的大小也為F1，且與F1反向，故當F1轉(zhuǎn)過90°時，合力應(yīng)為eq\r(2)F1，B正確．]3．一根細繩能承受的最大拉力是G，現(xiàn)把一重為G的物體系在繩的中點，分別握住繩的兩端，先并攏，然后緩慢地左右對稱地分開，若要求繩不斷，則兩繩間的夾角不能超過()A．45° B．60°C．120° D．135°C[由于細繩是對稱分開的，因而兩繩的拉力相等，為保證繩不斷，兩繩拉力的合力大小等于G，隨著兩繩夾角的增大，兩繩中的拉力增大，當兩繩的夾角為120°時，繩中拉力剛好等于G.故C正確，A、B、D錯誤．]4．(多選)如圖所示，一木棒用兩根繩子拴住懸掛在空中，則下列說法正確的是()A．木棒受G、F1、F2三個力作用B．木棒受G、F1、F2和合力F(F1與F2的合力)四個力作用C．因為F1、F2不是作用在棒的重心上，所以F1、F2、G不是共點力D．因為F1、F2、G三個力的作用線相交于一點，所以F1、F2、G是共點力AD[對木棒進行受力分析，木棒受重力G、兩根繩子的拉力F1、F2三個力作用，故A正確；F1、F2是物體實際受到的力，而它們的合力F只是與F1、F2在作用效果上相等，合力F并不是物體實際受到的力，故B錯誤；共點力的定義明確指出一個物體受到的力作用于物體上的同一點或者它們的作用線交于一點，這樣的一組力稱為共點力，F(xiàn)1、F2、G三個力的作用線相交于一點，所以F1、F2、G是共點力，故C錯誤，D正確．]◎考點二平行四邊形定則5．如圖所示，F(xiàn)1、F2為兩個相互垂直的共點力，F(xiàn)是它們的合力，已知F1的大小為6N，F(xiàn)的大小等于10N，若變更F1、F2的夾角，則它們的合力大小還可能是()A．0 B．8NC．16N D．18NB[F1、F2為兩個相互垂直的共點力，合力F的大小等于10N，所以依據(jù)勾股定理可得，F(xiàn)2＝eq\r(F2－F\o\al(2,1))＝eq\r(102－62)N＝8N，兩力合成時，合力范圍為：|F1－F2|≤F≤F1＋F2，故2N≤F≤14N，所以還可能是B選項．]6．下列圖中，F(xiàn)1、F2、F3恰好構(gòu)成封閉的直角三角形，這三個力的合力最大的是()ABCDC[由矢量合成法則可知A圖的合力為2F3，B圖的合力為0，C圖的合力為2F2，D圖的合力為2F3，因F2為直角三角形的斜邊，故這三個力的合力最大的為C圖．]7.如圖所示的水平面上，橡皮繩一端固定，另一端連接兩根彈簧，F(xiàn)1、F2和F3三個力的合力為零．下列推斷正確的是()A．F1>F2>F3B．F3>F1>F2C．F2>F3>F1D．F3>F2>F1B[三個力的合力為零，即F1、F2的合力F3′與F3等大反向，三力構(gòu)成的平行四邊形如圖所示，由數(shù)學學問可知F3>F1>F2，B正確．]8．如圖所示為兩個共點力的合力F的大小隨兩分力的夾角θ變更的圖像，則這兩個分力的大小分別為()A．1N和4N B．2N和3NC．1N和5N D．2N和4NB[由題圖知，兩力方向相同時，合力為5N．即F1＋F2＝5N；方向相反時，合力為1N，即|F1－F2|＝1N．故F1＝3N，F(xiàn)2＝2N，或F1＝2N，F(xiàn)2＝3N，B正確．]9.如圖所示，有五個力作用于同一點O，表示這五個力的有向線段恰分別構(gòu)成一個正六邊形的兩鄰邊和三條對角線．已知F1＝10N，則這五個力的合力大小為多少？[解析]方法一：巧用對角線特性．如圖甲所示，依據(jù)正六邊形的特點及平行四邊形定則知：F2與F5的合力恰好與F1重合；F3與F4的合力也恰好與F1重合；故五個力的合力大小為3F1＝30N.甲乙方法二：利用對稱法．如圖乙所示，由于對稱性，F(xiàn)2和F3的夾角為120°，它們的大小相等，合力在其夾角的平分線上，故力F2和F3的合力F23＝2F2cos60°＝2(F1cos60°)cos60°＝eq\f(F1,2)＝5N．同理，F(xiàn)4和F5的合力也在其角平分線上，由圖中幾何關(guān)系可知：F45＝2F4cos30°＝2(F1cos30°)cos30°＝eq\f(3,2)F1＝15N．故這五個力的合力F＝F1＋F23＋F45＝30N.[答案]30N(建議用時：15分鐘)10．如圖所示，物體M在斜向右下方的推力F作用下，在水平地面上恰好做勻速運動，則推力F和物體M受到的摩擦力的合力方向()A．豎直向下 B．豎直向上C．斜向下偏左 D．斜向下偏右A[物體M受四個力作用(如圖所示)，支持力FN和重力G的合力肯定在豎直方向上，由平衡條件知，摩擦力Ff和推力F的合力與支持力FN和重力G的合力必定等大反向，故Ff與F的合力方向豎直向下．]11.手握輕桿，桿的另一端安裝有一個輕質(zhì)小滑輪C，支撐著懸掛重物的繩子，如圖所示，現(xiàn)保持滑輪C的位置不變，使桿向下轉(zhuǎn)動一個角度，則桿對滑輪C的作用力將()A．變大 B．不變C．變小 D．無法確定B[物體的重力不變，那么繩子的拉力大小仍舊等于物體的重力，保持滑輪C的位置不變，即兩段繩子間的夾角不變，所以兩繩子拉力的合力不變，輕質(zhì)滑輪的重力不計，所以兩繩子拉力的合力與桿對滑輪C的作用力等大反向，所以桿對滑輪C的作用力不變，故選B.]12．如圖所示，一條小船在河中向正東方向行駛，船上掛起一風帆，帆受側(cè)向風作用，風力大小F1為100N，方向為東偏南30°，為了使船受到的合力能恰沿正東方向，岸上一人用一根繩子拉船，繩子取向與河岸垂直，求出風力和繩子拉力的合力大小及繩子拉力F2的大小．[解析]如圖所示，以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，使合力F沿正東方向，則F＝F1cos30°＝100×eq\f(\r(3),2)N＝50eq\r(3)N.F2＝F1sin30°＝100×eq\f(1,2)N＝50N.[答案]50eq\r(3)N50N13.如圖所示，兩根相同的橡皮條OA、OB，起先時夾角為0°，在O點處打結(jié)吊一重50N的物體后，結(jié)點O剛好位于圓心．現(xiàn)將A、B分別沿圓周向兩邊移到A′、B′，使∠AOA′＝∠BOB′＝60°.欲使結(jié)點仍為圓心處，則此時結(jié)點處應(yīng)掛多重的物體？[解析]依據(jù)在原位置時物體靜止，求出橡皮條的拉力．由于變更位置后結(jié)點位置不變，因此每根橡皮條的拉力大小不變，但是方向變更．設(shè)OA、O