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(cè)

PAGE8-第1節(jié)科學(xué)探究:力的合成考點(diǎn)1三力共點(diǎn)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(shuō)法正確的是()。圖4-1-1A.AB棒的重心位于DA和BC繩延長(zhǎng)線交點(diǎn)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(diǎn)力D.重力和兩根繩的拉力可能不共點(diǎn)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(zhǎng)線交點(diǎn)的正上方,A錯(cuò)誤,C正確;合力和分力是等效關(guān)系,考慮了分力就不能計(jì)入合力,棒AB受三個(gè)力,故B錯(cuò)誤;一個(gè)物體受三個(gè)力處于平衡狀態(tài),這三個(gè)力必需共點(diǎn),故D錯(cuò)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(zhǎng)為L(zhǎng),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(diǎn)面接觸,彈力應(yīng)指向圓心O處,A錯(cuò)誤;依據(jù)三力共點(diǎn),棒的重心不在L/2處,故B錯(cuò)誤;AB兩處碗對(duì)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(cuò)誤?？键c(diǎn)2合力與分力的關(guān)系3.(2024·江蘇金陵中學(xué)周測(cè))(多選)下列關(guān)于合力的敘述中正確的是()。A.合力是原來(lái)幾個(gè)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(gè)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(huì)比分力的代數(shù)和大D.不是同時(shí)作用在同一物體上的力也能進(jìn)行力的合成的運(yùn)算答案：AC解析：力的合成的基本動(dòng)身點(diǎn)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(gè)分力等效。只有同時(shí)作用在同一物體上的力才能進(jìn)行力的合成的運(yùn)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(wèn)可知,兩個(gè)分力間夾角為θ(0≤θ≤π),它們的合力隨θ增大而減小。當(dāng)θ=0°時(shí),合力最大,為兩分力的代數(shù)和;當(dāng)θ=180°時(shí),合力最小,等于兩分力的代數(shù)差。所以合力的大小總不會(huì)比分力的代數(shù)和大。4.(2024·湖南漣源一中月考)當(dāng)兩共點(diǎn)力F1和F2的大小為以下哪組數(shù)據(jù)時(shí),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(xiàng)B正確。5.(2024·北京豐臺(tái)二中質(zhì)檢)有兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力F1和F2,當(dāng)它們夾角為90°時(shí)的合力為F,它們的夾角變?yōu)?20°時(shí),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(dāng)兩個(gè)力的夾角為120°時(shí),合力F合=F1=22F6.(2024·安徽合肥一中周測(cè))已知兩個(gè)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(gè)力的合力大小和方向?yàn)?)。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(gè)共點(diǎn)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),若把其中一個(gè)力F1的方向沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)90°,而保持其大小不變,其余力保持不變,則此時(shí)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(gè)力處于靜止?fàn)顟B(tài),則其中(n-1)個(gè)力的合力肯定與剩余的那個(gè)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(dāng)F1轉(zhuǎn)過(guò)90°后,物體受到的合力大小應(yīng)為2F1,選項(xiàng)B正確。8.(2024·江蘇宜興中學(xué)月考)在探討共點(diǎn)力合成試驗(yàn)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(gè)分力的大小,下列說(shuō)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(shí),兩分力F1、F2垂直,合力為10N,即F12+F22=10N,θ=π時(shí),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(diǎn)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(shuō)法中正確的是()。圖4-1-5A.當(dāng)θ為120°時(shí),F=GB.不管θ為何值,F=GC.當(dāng)θ=0°時(shí),F=G2D.θ越大時(shí)F越小答案：AC解析：由力的合成可知,兩分力相等,當(dāng)θ=120°,F合=F分=G,當(dāng)θ=0°,F分=12F合=G2,故A、C正確,B錯(cuò)誤;θ越大,在合力肯定時(shí),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(zhǎng)1m的輕質(zhì)細(xì)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(gè)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(duì)畫框進(jìn)行受力分析,并把兩繩拉力作用點(diǎn)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(xiàng)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(diǎn),平安網(wǎng)水平張緊后,若質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從高處落下,并恰好落在O點(diǎn)上,該處下凹至最低點(diǎn)時(shí),網(wǎng)繩dOe,bOg均為120°張角,如圖乙所示,此時(shí)O點(diǎn)受到向下的沖擊力大小為2F,則這時(shí)O點(diǎn)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(diǎn)O為探討對(duì)象,O點(diǎn)受人對(duì)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(gè)拉力在豎直方向的合力等于2F,故有4Tcos60°=2F,解得T=F?？键c(diǎn)4驗(yàn)證平行四邊形法則13.(2024·湖南桂陽(yáng)三中月考)某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)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(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB與OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。圖4-1-9(1)假如沒(méi)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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)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(yàn)采納的科學(xué)方法是。

A.志向試驗(yàn)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(gè)力的作用效果與兩個(gè)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(yàn)時(shí),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(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。記錄下O點(diǎn)的位置,讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2;D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)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(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F',登記細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)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(hào)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(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O解析：①依據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”試驗(yàn)的操作步驟可知,有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。②在C中未登記兩條細(xì)繩的方向,E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)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(diǎn),另一端拴上兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì),沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì),當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖4-1-10甲所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。圖4-1-10(1)由圖甲可讀得兩個(gè)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(cè)力計(jì)的最小刻度為0.1N,讀數(shù)時(shí)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(gè)力及它們的合力。答案：如圖所示。