2017屆高中物理第三章相互作用3.4力的合成同步測試含解析新人教必修.docx

34力的合成 (10分鐘，10分)1.做“探究兩個力的合成”的實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)實驗中需用兩個彈簧秤分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項：A兩根細(xì)繩必須等長B橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行其中正確的是_(填入相應(yīng)的字母)【答案】C【解析】在本實驗中細(xì)繩只記錄作用力的方向，兩繩不必等長；兩力合成時，其合力方向不一定在兩分力的角平分線上，因此，不必使橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上，實驗時彈簧秤應(yīng)與木板平面平行，使讀數(shù)與繩作用力相等則C項正確2在第45屆世界體操錦標(biāo)賽上，我國選手劉洋勇奪吊環(huán)冠軍比賽中他先雙手撐住吊環(huán)，然后身體下移，雙臂緩慢張開到如圖所示位置，此時連接吊環(huán)的繩索與豎直方向的夾角為.已知他的體重為G，吊環(huán)和繩索的重力不計則每條繩索的張力為()A. B.C.cos D.sin【答案】A【解析】以劉洋為研究對象，他受到重力和繩索的拉力，三個力為共點力繩索與豎直方向的夾角為，在豎直方向上有G2Fcos，所以F，故選項A正確3作用在一個物體上的兩個力，大小分別是30 N和40 N，如果它們的夾角是90，則這兩個力的合力大小是()A10 N B35 NC50 N D70 N【答案】C【解析】由平行四邊形定則，可求合力大小為50N.4物體在三個共點力作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)，已知其中兩個力的大小分別是F14 N, F27 N，則第3個力F3的大小不可能是()A3 N B7 N C11 N D15 N【答案】D【解析】當(dāng)三個共點力平衡時，任意兩個力的合力大小與第三個力相等，方向相反；由于兩個分力的大小為F14 N，F(xiàn)27 N，則其合力的最小值為二個力的差，是在同一直線上它們的方向相反時，大小為7 N4 N3 N；合力的最大值為二個力的和，是在同一直線上它們的方向相同時，大小為7 N4 N11 N；故A、B、C都在這個范圍內(nèi)，只有D中的15 N超出了這個范圍，故D是不可能的 (20分鐘，30分)知識點一力的合成1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(0180)，它們的合力隨增大而增大C合力的大小不可能比分力小D不是同時作用在同一物體上的力也能進(jìn)行力的合成運(yùn)算【答案】A【解析】合力是所有分力的一種等效力，它們之間是等效替代關(guān)系合力和作用在物體上各分力間的關(guān)系，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(jìn)行力的合成運(yùn)算就合力與諸分力中的一個分力的大小相比較，則合力的大小可以大于、等于或小于該分力的大小，這是因為力是矢量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)根據(jù)力的平行四邊形定則和數(shù)學(xué)知識可知，兩個分力間夾角為(0180)，它們的合力隨增大而減小當(dāng)0時，合力最大，為兩分力的代數(shù)和；當(dāng)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，但可能比分力小故A正確2.如圖所示，物體M放在水平面上受到兩個水平力的作用，F(xiàn)14 N，F(xiàn)28 N，物體處于靜止如果將水平力F1增加5 N，則()A物體M仍處于靜止B物體M受到的合力方向向左C物體M受到的合力方向向右D物體M受到的摩擦力等于5 N【答案】A【解析】據(jù)題意可知，F(xiàn)14 N，F(xiàn)28 N時，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)即物體最大靜摩擦力最小值應(yīng)為F2F1(84) N4 N如果將F1增加5 N，則F1(45) N9 N顯然F1F2(98) N1 N，小于最大靜摩擦力，故物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受靜摩擦力為1 N，方向與F1的方向相反，物體所受合力為零，故A選項正確知識點二探究求合力的方法3在做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，橡皮條的一端固定在木板上，用兩只彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點，則下列說法中正確的是()A同一次實驗中，O點位置不允許變動B實驗中，只需記錄彈簧測力計的讀數(shù)和O點的位置C實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點，兩只彈簧測力計之間的夾角必須取90D實驗中，要始終將其中一只彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后調(diào)節(jié)另一只彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點【答案】A【解析】為保證等效，必須把橡皮條的另一端拉到同一點O，故A正確；實驗中還要記錄拉力的方向，故B錯誤；兩拉力的夾角可以是其他的合適角度，C錯誤；實驗中不能超出彈簧測力計的最大量程，因此開始時彈簧測力計示數(shù)要小于最大量程，D錯誤4在“探究求合力的方法”的實驗中，某同學(xué)第一步用一個彈簧測力計鉤住細(xì)繩套拉橡皮條，使結(jié)點到達(dá)某一位置O；第二步用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條，使結(jié)點到達(dá)同一位置O.第二步中必須記錄的是()A兩細(xì)繩的長度和兩細(xì)繩的方向B橡皮條伸長的長度和兩細(xì)繩的方向C兩彈簧測力計的讀數(shù)和橡皮條伸長的長度D兩細(xì)繩套的方向和兩彈簧測力計的讀數(shù)【答案】D【解析】力的合成與分解都要滿足平行四邊形定則，因此必須要知道力的大小和方向，才能作出力的平行四邊形，A、B、C錯誤，D正確5在“探究求合力的方法”的實驗中，下面哪種措施能夠減小實驗誤差()A橡皮條彈性要好，拉到O點時拉力適當(dāng)大些B兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大些C拉橡皮條時，橡皮條、細(xì)繩和彈簧測力計平行貼近木板面D拉橡皮條的繩要細(xì)，而且要稍長一些【答案】ACD【解析】拉力“適當(dāng)”大些能減小誤差；而夾角“盡量”大些，則使作圖誤差變大，A正確，B錯誤；橡皮條等“貼近”木板，目的是使拉線水平；繩細(xì)且稍長便于確定力的方向，所以選項C、D正確6有同學(xué)利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗?zāi)芡瓿傻氖莀A鉤碼的個數(shù)N1N22，N34B鉤碼的個數(shù)N1N33，N24C鉤碼的個數(shù)N1N2N34D鉤碼的個數(shù)N13，N24，N35(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是_A標(biāo)記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B量出OA、OB、OC三段繩子的長度C用量角器量出三段繩子之間的夾角D用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時，你認(rèn)為圖中_(選填“甲”與“乙”)是正確的【答案】(1)BCD(2)A(3)甲【解析】(1)實驗中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1F2|F3F1F2，因此BCD選項是可以的(2)拆下鉤碼和繩子前要記錄結(jié)點O的位置以及三段繩子的方向，故選A.(3)實驗中F3的方向是豎直向下的故甲正確知識點三共點力和平行四邊形定則7物體受到三個大小分別為3 N、4 N、5 N的共點力的作用，這三個力的合力的最小值是()A0 B2 NC4 N D6 N【答案】A【解析】前兩個力的合力范圍為1 NF7 N,5 N在其合力范圍內(nèi)，故此三個力的合力最小值為0，A正確8三個共點力大小分別是F1、F2、F3，關(guān)于它們合力F的大小，下列說法中正確的是()AF大小的取值范圍一定是0FF1F2F3BF至少比F1、F2、F3中的某一個大C若F1F2F3368，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零D若F1F2F3362，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零【答案】C【解析】三個大小分別是F1、F2、F3的共點力合成后的最大值一定等于F1F2F3，但最小值不一定等于零，只有當(dāng)某一個力的大小在另外兩個力的大小的和與差之間時，這三個力的合力才可能為零，選項ABD錯誤，選項C正確9有兩個大小相等的共點力F1和F2，當(dāng)它們的夾角為90時，合力為F，它們的夾角變?yōu)?20時，合力大小為()A2F B.FC.F D.F【答案】B【解析】根據(jù)題意可得，F(xiàn)F1，當(dāng)兩個力的夾角為120時，合力F合F1F，即選項B正確10如圖所示，是兩個共點力的合力F跟它的兩個分力之間的夾角的關(guān)系圖象，則這兩個分力的大小分別是()A1 N和4 NB2 N和3 NC1 N和5 ND2 N和4 N【答案】B【解析】由圖象可得：0時，F(xiàn)1F25 N；180時，設(shè)F1F2，F(xiàn)1F21 N，解得，F(xiàn)13 N，F(xiàn)22 N.11如圖所示，光滑斜面的傾角為30輕繩通過兩個滑輪與A相連，輕繩的另一端固定于天花板上，不計輕繩與滑輪的摩擦物塊A的質(zhì)量為m，不計滑輪的質(zhì)量，掛上物塊B后，當(dāng)滑輪兩邊輕繩的夾角為90時，A、B恰能保持靜止，則物塊B的質(zhì)量為()A.m B.mCm D2m【答案】A【解析】由A的受力平衡可知，繩的拉力大小為Fmgsin30，由B的受力平衡得FmBg，兩式聯(lián)立可得mBm，選項A正確12如圖所示，物塊在力F作用下向右沿水平方向勻速運(yùn)動，則物塊受到的摩擦力Ff與拉力F的合力方向應(yīng)該是()A水平向右 B豎直向上C向右偏上 D向左偏上【答案】B【解析】分析物塊的受力情況：重力、地面的支持力、摩擦力和力F，根據(jù)力的平衡條件可知，摩擦力Ff與拉力F的合力方向與重力、支持力的合力方向相反，而重力、支持力的合力方向豎直向下，則物塊受到的摩擦力Ff與拉力F的合力方向必須豎直向上故選項B正確13如圖所示，一輛汽車走鋼絲橫跨尼羅河，如果汽車的總質(zhì)量為2 000 kg，兩側(cè)的鋼索彎曲成150夾角，求每條鋼索所受拉力的大小(鋼索的質(zhì)量可不計，cos 750.259，g10 N/kg)【答案】均為19 305 N 【解析】設(shè)一條鋼索的拉力大小為F，汽車兩側(cè)的鋼索的合力與汽車的總重力等大反向作出拉力與其合力的平行四邊形為一菱形，如圖所示，據(jù)幾何知識可得2Fcos 75所以拉力FN19 305 N課后作業(yè)時間：45分鐘滿分：80分班級_姓名_分?jǐn)?shù)_一、選擇題1關(guān)于共點力，下列說法中錯誤的是()A作用在一個物體上的兩個力，如果大小相同，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，如果是一對平衡力，則這兩個力是共點力C作用在一個物體上的幾個力，如果它們的作用點不在同一點上，則這幾個力不一定是共點力D作用在一個物體上的幾個力，如果它們的作用線可以匯交于一點，則這幾個力是共點力【答案】A【解析】大小相等、方向相反的力不一定作用在同一點，但一對平衡力必在同一直線上，是共點力，所以A錯誤，B正確；作用在一個物體上的幾個力，如果作用在物體的同一點，或者雖不作用在物體的同一點，但力的作用線交于一點，則這幾個力是共點力，所以C、D均正確；故選A.2一件行李重為G，被輕繩OA和OB吊在空中，OA繩和OB繩的拉力分別為F1、F2，如圖所示，則()AF1、F2的合力是GBF1、F2的合力是FC行李對輕繩OA的拉力方向與F1方向相反，大小相等D行李受到重力G、OA繩拉力F1、OB繩拉力F2，還有F共四個力【答案】BC【解析】力F的作用效果與其分力F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同F(xiàn)1和F2的合力的作用效果是把行李提起來，而G的作用效果是使行李下落，另外產(chǎn)生的原因(即性質(zhì))也不相同，故A錯誤；F1和F2的作用效果和F的作用效果相同，故B正確；行李對輕繩OA的拉力與拉行李的力F1是相互作用力，等大反向，不是一個力，故C正確；合力F是為研究問題方便而假想出來的力，實際上不存在，應(yīng)與實際受力區(qū)別開來，故D錯誤3兩個力F1和F2間的夾角為，兩個力的合力為F.以下說法正確的是()A若F1和F2大小不變，角越小，合力F就越大B合力F總比分力中的任何一個力都大C如果夾角不變，F(xiàn)1大小不變，只要F2增大，合力F就必然增大D合力F可能比分力中的任何一個力都小【答案】AD【解析】力的合成是矢量合成，不僅要考慮大小還要考慮方向，由平行四邊形定則可知A、D正確4如圖所示，大小分別為F1、F2、F3的三個力矢量恰好圍成一個閉合的三角形，且三個力的大小關(guān)系為F1F2F3，則下列四個圖中，這三個力的合力最大的是()【答案】C【解析】由矢量合成法則可知，A圖的合力為2F1，B圖的合力為0，C圖的合力為2F3，D圖的合力為2F2，因F3為直角三角形的斜邊，故這三個力的合力最大的為C圖5物體同時受到同一平面內(nèi)的三個力的作用，下列幾組力的合力不可能為零的是()A3 N,4 N,8 N B5 N,2 N,3 NC1 N,5 N,10 N D10 N,10 N,10 N【答案】AC【解析】三個力合成，若前兩個力的合力可與第三個力大小相等，方向相反，就可以使這三個力的合力為零，只要使第三個力在其他兩個力的合力范圍之內(nèi)，就可能使合力為零，即第三個力F3滿足：|F1F2|F3F1F2.所以選項AC符合題意6如圖所示，將足球用網(wǎng)兜掛在光滑的墻壁上，設(shè)細(xì)繩對足球的拉力為F1，墻壁對足球的支持力為F2，當(dāng)細(xì)繩長度變短時()AF1、F2均不變BF1、F2均增大CF1減小，F(xiàn)2增大DF1、F2均減小【答案】B【解析】足球受力如圖所示，拉力F1，支持力F2Gtan，當(dāng)細(xì)繩的長度變短時，變大，即F1、F2均增大，所以選項B正確7如圖所示，一光滑斜面固定在地面上，重力為G的物體在一水平推力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)若斜面的傾角為，則()AFGcosBFGtanC物體對斜面的壓力NGcosD物體對斜面的壓力N【答案】BD【解析】物體所受三個力如圖所示，根據(jù)平衡條件，F(xiàn)、N的合力與重力等大反向，有FGtan，NN，故BD選項正確8一根輕質(zhì)細(xì)繩能承受的最大拉力是G，現(xiàn)把一重力為G的物體系在繩的中點，兩手先并攏分別握住繩的兩端，然后緩緩地左右對稱地分開，若想繩不斷，兩繩間的夾角不能超過()A45B60C120D135【答案】C【解析】兩個等大的力的合力與分力大小相等，則這兩個力的夾角為120，如右圖故C選項正確9兩個質(zhì)量相等的物塊通過輕繩繞過兩個光滑的定滑輪處于如圖所示的靜止?fàn)顟B(tài)，AB與水平方向成45角，過A的水平線與過B的豎直線交于C點，現(xiàn)給AB的中點O施加一外力F，使O點緩慢地向C點做直線運(yùn)動，則運(yùn)動過程中下列說法正確的是()AF的方向總是指向CBF的方向在不斷地變化CF在不斷地增大DF先增大后減小【答案】AC【解析】由于AB與水平方向成45角，因此ABC是等腰直角三角形在O點緩慢向C點移動的過程中，F(xiàn)始終和作用在O點輕繩上的兩個力的合力等大反向，由于繩上的兩個力大小相等，在O點向C點移動的過程中，作用在O點輕繩上的兩個力的合力的反向延長線必過C點，因此F的方向總是指向C，由于O點受到輕繩的兩個拉力且兩力的夾角在不斷減小，因此它們的合力在不斷增大，因此F在不斷增大選項AC正確10.如圖所示，6個力的合力為F1，若去掉1 N的那個分力，則其余5個力的合力為F2.則關(guān)于F1、F2的大小及方向表述正確的是()AF10，F(xiàn)20BF11 N，方向與1 N的力反向，F(xiàn)20CF10，F(xiàn)21 N，方向與4 N的力同向DF10，F(xiàn)27 N，方向與4 N的力同向【答案】C【解析】由題圖看出，任意兩個相反的力的合力都為3 N，并且互成120角，所以這6個力的合力為零去掉1 N的力后物體的受力等效如圖成120夾角的兩個3 N的力，其合力大小為3 N，方向與4 N的力方向相反，所以物體所受所有力的合力為1 N，方向與原1 N的力方向相反(或與原4 N的力同向)故C對，A、B、D錯二、非選擇題11圖中甲為“探究求合力的方法”的實驗裝置(1)下列說法中正確的是_A在測量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過程中，拉橡皮條結(jié)點到達(dá)的位置O不能變化B用彈簧測力計拉細(xì)繩時，拉力方向必須豎直向下CF1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測力計的量程D為減小測量誤差，F(xiàn)1、F2方向間夾角應(yīng)為90(2)某次操作時，一只彈簧測力計的指針如圖乙所示，由圖可知拉力的大小為_N.【答案】(1)AC(2)4.0012橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)，伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實踐都表明kYS/L，其中Y是一個由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)中稱之為楊氏模量(1)有一段橫截面是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖甲所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值下表為橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實驗記錄，請在圖乙中作出Fx圖象.拉力F/N5.010.015.020.025.0伸長量x/cm1.603.204.806.408.00(2)由以上實驗可求出該橡皮筋的K值為_N/m(保留兩位有效數(shù)字). (3)某同學(xué)在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)來探究合力的方法，如圖所示，三根橡皮筋在O點相互連接，拉長后三個端點用圖釘固定在A、B、C三點在實驗中，可以通過刻度尺測量橡皮筋的長度來得到橡皮筋的拉力大小，并通過OA、OB、OC的方向確定三個拉力的方向，從而探究求其中任意兩個拉力的合力的方法在實驗過程中，下列說法正確的是()A只需要測量橡皮筋的長度，不需要測出橡皮筋的原長B為減小誤差，應(yīng)選擇勁度系數(shù)盡量大的橡皮筋C以O(shè)B、OC為兩