2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章力與平衡1科學(xué)探究：力的合成練習(xí)含解析魯科版必修第一冊

PAGE8-第1節(jié)科學(xué)探究:力的合成考點1三力共點1.(2024·廣東深圳中學(xué)高一月考)如圖4-1-1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()。圖4-1-1A.AB棒的重心位于DA和BC繩延長線交點處B.木棒受重力、兩根繩子拉力和合力作用C.重力和兩根繩的拉力是共點力D.重力和兩根繩的拉力可能不共點答案：C解析：AB棒的重心位于棒身某位置,該位置在DA和BC延長線交點的正上方,A錯誤,C正確;合力和分力是等效關(guān)系,考慮了分力就不能計入合力,棒AB受三個力,故B錯誤;一個物體受三個力處于平衡狀態(tài),這三個力必需共點,故D錯誤。2.(2024·江蘇南京三中高一月考)如圖4-1-2所示,半球形碗內(nèi)表面光滑,一長為L,重力G=10N的木棒靜止在碗內(nèi),棒AB與半徑OA的夾角為30°,則棒在()。圖4-1-2A.A處所受彈力垂直AB指向左上方B.棒的重心位于棒的中心C.B處所受彈力大小為53ND.A處所受彈力大小為53N答案：C解析：A屬于點面接觸,彈力應(yīng)指向圓心O處,A錯誤;依據(jù)三力共點,棒的重心不在L/2處,故B錯誤;AB兩處碗對棒的支持力的合力與棒的重力平衡,即F=mg=10N,依據(jù)平行四邊形法則有:FA=Fsin30°=5N,FB=Fcos30°=53N,故C正確,D錯誤?？键c2合力與分力的關(guān)系3.(2024·江蘇金陵中學(xué)周測)(多選)下列關(guān)于合力的敘述中正確的是()。A.合力是原來幾個力的等效替代,合力的作用效果與分力的共同作用效果相同B.兩個力夾角為θ(0≤θ≤π),它們的合力隨θ增大而增大C.合力的大小總不會比分力的代數(shù)和大D.不是同時作用在同一物體上的力也能進行力的合成的運算答案：AC解析：力的合成的基本動身點是力的等效替代。合力是全部分力的一種等效力,它們之間是等效替代關(guān)系。合力在效果上是和各分力的共同作用等效,而不是與一個分力等效。只有同時作用在同一物體上的力才能進行力的合成的運算。力的合成遵循平行四邊形定則,合力的大小不僅跟分力的大小有關(guān),而且跟分力的方向有關(guān)。依據(jù)力的平行四邊形定則和數(shù)學(xué)學(xué)問可知,兩個分力間夾角為θ(0≤θ≤π),它們的合力隨θ增大而減小。當θ=0°時,合力最大,為兩分力的代數(shù)和;當θ=180°時,合力最小,等于兩分力的代數(shù)差。所以合力的大小總不會比分力的代數(shù)和大。4.(2024·湖南漣源一中月考)當兩共點力F1和F2的大小為以下哪組數(shù)據(jù)時,其合力大小可能是2N()。A.F1=6N,F2=3NB.F1=3N,F2=3NC.F1=8N,F2=4ND.F1=5N,F2=1N答案：B解析：由|F1-F2|≤F≤F1+F2可知,選項B正確。5.(2024·北京豐臺二中質(zhì)檢)有兩個大小相等的共點力F1和F2,當它們夾角為90°時的合力為F,它們的夾角變?yōu)?20°時,合力的大小為()。A.2FB.22FC.2FD.3答案：B解析：依據(jù)題意可得,F=2F1。當兩個力的夾角為120°時,合力F合=F1=22F6.(2024·安徽合肥一中周測)已知兩個分力F1和F2,它們的大小都等于10N,兩分力的方向如圖4-1-3所示,則這兩個力的合力大小和方向為()。圖4-1-3A.10N,方向與F1夾角為120°B.53N,方向與F1成30°C.103N,方向與F1成30°D.53N,方向與F2夾角為60°答案：C解析：構(gòu)建平行四邊形,利用幾何關(guān)系有F=F1cos30°+F2cos30°=103N,合力方向沿兩分力的角平分線向上,故C正確。7.(2024·廣東湛江一中月考)某物體在n個共點力的作用下處于靜止狀態(tài),若把其中一個力F1的方向沿順時針方向轉(zhuǎn)過90°,而保持其大小不變,其余力保持不變,則此時物體所受的合力大小為()。A.F1B.2F1C.2F1D.0答案：B解析：物體受n個力處于靜止狀態(tài),則其中(n-1)個力的合力肯定與剩余的那個力等大反向,故除F1以外的其他各力的合力大小等于F1,且與F1方向相反,故當F1轉(zhuǎn)過90°后,物體受到的合力大小應(yīng)為2F1,選項B正確。8.(2024·江蘇宜興中學(xué)月考)在探討共點力合成試驗中,得到如圖4-1-4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()。圖4-1-4A.2N≤F≤4NB.2N≤F≤10NC.兩力大小分別為2N、8ND.兩力大小分別為6N、8N答案：D解析：設(shè)F1>F2>0,由圖像得:θ=12π時,兩分力F1、F2垂直,合力為10N,即F12+F22=10N,θ=π時,兩分力方向相反,即兩分力相減,|F1-F2|=2N,聯(lián)立解得:F1=8N,F2=6N,合力的范圍F1-F2≤F≤F1+F2,即2N≤F≤14N。故D考點3力的合成的應(yīng)用9.(2024·安徽蚌埠二中月考)(多選)小娟、小明兩人共提一桶水勻速前行,如圖4-1-5所示,已知兩人手臂上的拉力大小相等且為F,兩人手臂間的夾角為θ,水和水桶的總重力為G,則下列說法中正確的是()。圖4-1-5A.當θ為120°時,F=GB.不管θ為何值,F=GC.當θ=0°時,F=G2D.θ越大時F越小答案：AC解析：由力的合成可知,兩分力相等,當θ=120°,F合=F分=G,當θ=0°,F分=12F合=G2,故A、C正確,B錯誤;θ越大,在合力肯定時,分力越大,故10.(2024·北京清華附中月考)如圖4-1-6所示,用一根長1m的輕質(zhì)細繩將一幅質(zhì)量為1kg的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上,已知繩能承受的最大張力為10N,為使繩不斷裂,畫框上兩個掛釘?shù)拈g距最大為(g取10m/s2)()。圖4-1-6A.32mB.22mC.12mD.答案：A解析：對畫框進行受力分析,并把兩繩拉力作用點平移至重心處。如圖所示,則有2FT1cosα=2FT2cosα=mg,其中FT1=FT2≤10N,所以cosα≥12。設(shè)掛釘間距為x,則有sinα=x212=x,解得x≤3211.(2024·廣東佛山一中月考)用三根輕繩將質(zhì)量為m的物塊懸掛在空中,如圖4-1-7所示。已知ac和bc與豎直方向的夾角分別為30°和60°,則ac繩和bc繩中的拉力分別為()。圖4-1-7A.32mg,12mgB.12mgC.34mg,12mgD.12mg答案：A解析：設(shè)ac繩中的拉力為Fa,bc繩中的拉力為Fb。豎直方向有Facos30°+Fbcos60°=mg,水平方向有Fasin30°=Fbsin60°。解得Fa=32mg,Fb=12mg,故選項12.(2024·江蘇鹽城中學(xué)月考)雜技表演的平安網(wǎng)如圖4-1-8甲所示,網(wǎng)繩的結(jié)構(gòu)為正方形格子,O、a、b、c、d等為網(wǎng)繩的結(jié)點,平安網(wǎng)水平張緊后,若質(zhì)量為m的運動員從高處落下,并恰好落在O點上,該處下凹至最低點時,網(wǎng)繩dOe,bOg均為120°張角,如圖乙所示,此時O點受到向下的沖擊力大小為2F,則這時O點四周每根網(wǎng)繩承受的張力大小為()。圖4-1-8A.FB.F2C.2F+mgD.答案：A解析：以結(jié)點O為探討對象,O點受人對其作用力2F,還受到四根繩子的拉力,每根繩子的拉力設(shè)為T,把拉力T正交分解,這四個拉力在豎直方向的合力等于2F,故有4Tcos60°=2F,解得T=F。考點4驗證平行四邊形法則13.(2024·湖南桂陽三中月考)某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的試驗狀況如圖4-1-9甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細繩的結(jié)點,OB與OC為細繩。圖乙是在白紙上依據(jù)試驗結(jié)果畫出的圖。圖4-1-9(1)假如沒有操作失誤,圖乙中的F與F'兩力中,方向肯定沿AO方向的是。

答案：F'解析：由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點的拉力肯定沿AO方向;而依據(jù)平行四邊形定則作出的合力,由于誤差的存在,不肯定沿AO方向,故肯定沿AO方向的是F'。(2)本試驗采納的科學(xué)方法是。

A.志向試驗法B.等效替代法C.限制變量法D.建立物理模型法答案：B解析：一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,B正確。(3)試驗時,主要的步驟是:A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點,在橡皮條的另一端拴上兩條細繩,細繩的另一端系著繩套;C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達某一位置O。記錄下O點的位置,讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2;D.按選好的標度,用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;E.只用一個彈簧測力計,通過細繩套拉橡皮條使其伸長,讀出彈簧測力計的示數(shù)F',登記細繩的方向,按同一標度作出F'的圖示;F.比較F'和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中:①有重要遺漏的步驟的序號是和;

②遺漏的內(nèi)容分別是和。

答案：①CE②未登記兩條繩的方向未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O解析：①依據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”試驗的操作步驟可知,有重要遺漏的步驟的序號是C、E。②在C中未登記兩條細繩的方向,E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O。14.(2024·安徽休寧中學(xué)月考)將橡皮筋的一端固定在A點,另一端拴上兩根細繩,每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計,沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計,當橡皮筋的活動端拉到O點時,兩根細繩相互垂直,如圖4-1-10甲所示。這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出。圖4-1-10(1)由圖甲可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為N和N。

答案：2.504.00(或4.002.50)解析：彈簧測力計的最小刻度為0.1N,讀數(shù)時應(yīng)估讀一位,所以讀數(shù)分別為2.50N和4.00N。(2)在如圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力。答案：如圖所示。