高中物理 第五章 力與平衡 第一節(jié) 力的合成同步測試 魯科版必修1.doc
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高中物理 第五章 力與平衡 第一節(jié) 力的合成同步測試 魯科版必修1.doc
第一節(jié) 力的合成一、單選題(共10題;共20分)1.有三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3作用于某一點(diǎn),其合力為零已知F3=5N,現(xiàn)保持其余兩力大小和方向不變,只將F3的方向沿逆時(shí)針方向繞作用點(diǎn)轉(zhuǎn)動90,則這三個(gè)力的合力大小變?yōu)椋ǎ?A.5 NB.5NC.10ND.仍為零2.如圖所示,質(zhì)量和的兩物體,疊放在動摩擦因數(shù)為0.50的粗糙水平地面上,一處于水平位置的輕彈簧,勁度系數(shù)為250N/m,一端固定于墻壁,另一端與質(zhì)量為m1的物體相連,彈簧處于自然狀態(tài),現(xiàn)用一水平推力F作用于質(zhì)量為m2的物體上,使它緩慢地向墻壁一側(cè)移動,當(dāng)移動0.40m時(shí),兩物體間開始相對滑動,這時(shí)水平推力F的大小為()A.300NB.250NC.200ND.100N3.已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為50N,分力F1的方向與合力F的方向成30角,分力F2的大小為30N。則() A.F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的C.F2有兩個(gè)可能的方向D.F2可取任意方向4.如圖所示,水平地面上固定著一根豎直立柱,某人用繩子通過柱頂?shù)亩ɑ唽?00 N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.200 NB.C.100 ND.5.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6.一個(gè)物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用,在下列給出的幾組力中,能使物體處于平衡狀態(tài)的是() A.F1=3NF2=4N F3=2NB.Fl=3N F2=1N F3=5NC.F1=2NF2=5N F3=10ND.Fl=5N F2=7N F3=13N7.如圖所示,一運(yùn)送救災(zāi)物資的直升飛機(jī)沿水平方向勻速飛行。已知物資的總質(zhì)量為,吊運(yùn)物資的懸索與豎直方向成角。設(shè)物資所受的空氣阻力為,懸索對物資的拉力為,重力加速度為,則()A.B.C.D.8.質(zhì)量為M的長方形木塊靜止傾角為的斜面上,斜面對木塊的支持力和摩擦力的合力方向應(yīng)該是() A.沿斜面向下B.垂直于斜面向上C.沿斜面向上D.豎直向上9.有三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3作用于某一點(diǎn),其合力為零已知F3=5N,現(xiàn)保持其余兩力大小和方向不變,只將F3的方向沿逆時(shí)針方向繞作用點(diǎn)轉(zhuǎn)動60,則這三個(gè)力的合力大小變?yōu)椋?) A.5 NB.5NC.10ND.仍為零10.已知一個(gè)力的大小為100N,它的一個(gè)分力F1的大小為60N,則另一個(gè)分力F2的大?。ǎ?A.一定是40NB.一定是80NC.不能大于100ND.不能小于40N二、多選題(共3題;共9分)11.如圖所示,將力F分解為F1和F2兩個(gè)分力,已知F1的大小和F2與F之間的夾角,且為銳角,則( )A.當(dāng)F1Fsin 時(shí),一定有兩解B.當(dāng)F1=Fsin 時(shí),有唯一解C.當(dāng)F1Fsin 時(shí),無解D.當(dāng)Fsin F1F時(shí),一定有兩解12.一個(gè)物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用,三個(gè)力的大小分別是F1=3N,F(xiàn)2=4N,F(xiàn)3=5N,這三個(gè)力的合力大小可能是( ) A.ONB.6NC.12ND.15N13.三個(gè)共點(diǎn)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( ) A.F大小的取值范圍一定是0FF1+F2+F3B.F可能比F1、F2、F3中的某一個(gè)小C.若F1:F2:F3=3:6:8,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F1:F2:F3=3:6:2,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,一定能使合力為零三、填空題(共3題;共6分)14.F1和F2的合力大小隨著它們的夾角變化的關(guān)系如圖所示(F1、F2的大小均不變,且F1>F2)。則可知a的值為_N。 15.同一平面內(nèi)的三個(gè)力,大小分別為4N、6N、7N,若三力同時(shí)作用于某一物體,則該物體所受三力合力的最大值為_N和最小值為_N 16.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,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和OC為細(xì)繩圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的力的圖示,下列說法中正確的是(雙選)_A圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值,F(xiàn)是力F1和F2合力的實(shí)際測量值B圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值,F(xiàn)是力F1和F2合力的實(shí)際測量值C在實(shí)驗(yàn)中,如果將細(xì)繩也換成橡皮條,那么對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響D在實(shí)驗(yàn)中,如果將細(xì)繩也換成橡皮條,那么對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_A理想實(shí)驗(yàn)法 B等效替代法 C控制變量法 D建立物理模型法以下操作中正確的是_A同一次實(shí)驗(yàn)過程中,O點(diǎn)位置允許變動B實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤必須與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對彈簧秤刻度C實(shí)驗(yàn)中,先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向,把橡皮條另一端拉到O點(diǎn)D實(shí)驗(yàn)中,把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí),兩彈簧秤之間夾角應(yīng)取90,以便于算出合力的大小 四、解答題(共1題;共5分)17.(2015安徽)由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng),忽略其他星體對它們的作用,存在著一種運(yùn)動形式:三顆星體在相互之間的萬有引力作用下,分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內(nèi)做相同角速度的圓周運(yùn)動(圖示為A、B、C三顆星體質(zhì)量不相同時(shí)的一般情況)。若A星體質(zhì)量為2m,B、C兩星體的質(zhì)量均為m,三角形邊長為a。求:(1)A星體所受合力大小FA;(2)B星體所受合力大小FB;(3)C星體的軌道半徑RC;(4)三星體做圓周運(yùn)動的周期T。 五、實(shí)驗(yàn)探究題(共2題;共8分)18.回答下列問題: (1)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)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1)實(shí)驗(yàn)中需要用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套,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(xiàng):其中正確的是 (填入相應(yīng)字母) 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(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行(2)在共點(diǎn)的兩個(gè)力的合成的實(shí)驗(yàn)中,得到了如圖2所示的圖形,圖中P為橡皮條的固定點(diǎn),O為橡皮條與細(xì)線的結(jié)點(diǎn),用兩只彈簧秤或用一只彈簧秤時(shí),都將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),實(shí)驗(yàn)中你要比較的是圖中_和_兩個(gè)力的大小和方向,其中_是實(shí)驗(yàn)直接測得的合力19.在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)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)實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條(1)某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng): 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(shí)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)(2)本實(shí)驗(yàn)中如何做到合力與兩分力具有相同的效果_ 答案解析部分一、單選題1.【答案】A 【解析】【解答】解:如圖所示,因F3=5N,故F1與F2的合力也為5N,方向與F3的方向相反;轉(zhuǎn)動F3后,F(xiàn)1與F2的合力不變,則可以合力與轉(zhuǎn)后的F3合成,故合力為5 ;故選A【分析】三力的合力為零,則任意兩力之和與第三力大小相等方向相反;由題意可知其他兩力的合力大小及方向;利用平行四邊形定則可求得轉(zhuǎn)動之后的合力2.【答案】A 【解析】【分析】緩慢地向墻壁一側(cè)移動,說明兩者受力平衡,合力為零,將兩者看做一個(gè)整體,所以在0.40m時(shí),整體水平方向上受到F,滑動摩擦力,彈簧的彈力,三力合力為零,故,A正確。【點(diǎn)評】整體法在解決力學(xué)問題時(shí),是一種比較簡便的方法,也是高考常考的方法之一3.【答案】C 【解析】【分析】假設(shè)F方向水平,如果分力F1的方向與合力F的方向向上成30,則分力F2垂直F1 , 大小為40N,如果分力F1的方向與合力F的方向向下成30,則分力F2垂直F1 , 大小為40N,故F2有兩個(gè)可能的方向,C正確?!军c(diǎn)評】做此類型的題目時(shí),需要根據(jù)平行四邊形定則分析。4.【答案】B 【解析】【分析】以柱頂為研究對象,受人拉繩子的一個(gè)力和重物拉繩子的一個(gè)力,這兩個(gè)力大小均等于重物的重力100N,夾角為60,合力為,所以柱頂所受壓力大小為。故選B?!军c(diǎn)評】本題一定要選好研究對象,還要知道繩子張力等于物體的重力。5.【答案】B 【解析】【解答】解:分析物體的受力情況:重力、地面的支持力、摩擦力和力F,根據(jù)平衡條件則知,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,則物塊受的摩擦力Ff與拉力 F的合力方向豎直向上故選:B【分析】分析物體的受力情況:重力、地面的支持力、摩擦力和力F,根據(jù)平衡條件則知,摩擦力Ff與拉力F的合力方向與重力、支持力的合力方向的關(guān)系,由重力、支持力的合力方向來確定摩擦力Ff與拉力F的合力的方向6.【答案】A 【解析】【分析】三力合成,先將其中的兩個(gè)力合成,再與第三個(gè)力合成,合成時(shí),三力同向合力最大,兩個(gè)力合成的合力有個(gè)范圍,用與第三個(gè)力最接近的數(shù)值與第三個(gè)力合成求最小合力。A、2N與3N合成最大5N,最小1N,當(dāng)取4N時(shí)與第三個(gè)力合成,得到最小值為0N;正確B、1N和3N合成最大4N,最小2N,不可能為5N,故與第三個(gè)力不可能平衡;錯(cuò)誤C、2N和5N合成最大7N,最小3N,不可能為10N,故與第三個(gè)力不可能平衡;錯(cuò)誤D、5N和7N合成最大12N,最小2N,不可能為13N,故與第三個(gè)力不可能平衡;錯(cuò)誤故選A?!军c(diǎn)評】三力平衡,三個(gè)力中任意兩個(gè)力的合力必然與第三個(gè)力等值、反向、共線。7.【答案】B 【解析】【分析】如下圖對物資進(jìn)行受力分析得。故選B?!军c(diǎn)評】容易題。合成法一般解決物體在兩力作用下做加速運(yùn)動的問題這兩個(gè)力與合力構(gòu)成矢量三角形,根據(jù)幾何關(guān)系和函數(shù)關(guān)系求解比較方便。8.【答案】D 【解析】【分析】由于物體靜止,所以合外力為零,即斜面對木塊的支持力和摩擦力的合力方向應(yīng)該是與重力方向相反,即豎直向上,D正確?!军c(diǎn)評】本題考查了利用平衡關(guān)系判斷合力的方向。通常這類問題只能考慮三個(gè)力的共點(diǎn)力平衡問題。9.【答案】B 【解析】【解答】解:如圖所示,因F3=5N,故F1與F2的合力也為5N,方向與F3的方向相反;轉(zhuǎn)動F3后,F(xiàn)1與F2的合力不變,根據(jù)幾何關(guān)系,結(jié)合矢量合成法則,則可以合力與轉(zhuǎn)后的F3合成,故合力為5N;故選:B【分析】三力的合力為零,則任意兩力之和與第三力大小相等方向相反;由題意可知其他兩力的合力大小及方向;利用平行四邊形定則可求得轉(zhuǎn)動之后的合力10.【答案】D 【解析】【分析】根據(jù)合力與分力大小關(guān)系,可得,解得:,故選D【點(diǎn)評】做本題的關(guān)鍵是知道合力與分力大小關(guān)系式二、多選題11.【答案】B,C,D 【解析】【解答】解:A、當(dāng)FF1Fsin時(shí),根據(jù)平行四邊形定則,如圖,有兩組解若F1F,只有一組解故A錯(cuò)誤,D正確B、當(dāng)F1=Fsin時(shí),兩分力和合力恰好構(gòu)成三角形,有唯一解故B正確C、F1Fsin時(shí),分力和合力不能構(gòu)成三角形,無解故C正確故選:BCD【分析】根據(jù)平行四邊形定則或者三角形定則作圖分析:若F1Fsin30,無解;若F1=Fsin30,唯一解;若FF1Fsin30,兩解;若F1F,唯一解12.【答案】A,B,C 【解析】【解答】解:三個(gè)共點(diǎn)力中,3N和4N和合力的范圍是1NF7N,5N在這個(gè)范圍內(nèi),所以三個(gè)力的合力的大小可以為零,它們的最小值是0N,最大值是12N所以可能是ABC,不可能的是D故選:ABC【分析】當(dāng)這三個(gè)共點(diǎn)力的方向都相同的時(shí)候,合力最大,當(dāng)其中任何兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等方向相反的時(shí)候,合力為零由此分析即可13.【答案】B,C 【解析】【解答】解:A、三個(gè)力的合力最小值不一定為零,三個(gè)力最大值等于三個(gè)力之和故A錯(cuò)誤B、合力可能比三個(gè)力都大,也可能比三個(gè)力都小故B正確C、若F1:F2:F3=3:6:8,設(shè)F1=3F,則F2=6F,F(xiàn)3=8F,F(xiàn)1、F2的合力范圍為3F,9F,8F在合力范圍之內(nèi),三個(gè)力的合力能為零故C正確D、若F1:F2:F3=3:6:2,設(shè)F1=3F,則F2=6F,F(xiàn)3=2F,F(xiàn)1、F2的合力范圍為3F,9F,2F不在合力范圍之內(nèi),三個(gè)力的合力不可能為零故D錯(cuò)誤故選:BC【分析】當(dāng)三個(gè)力的方向相同時(shí),合力最大,三個(gè)力的合力不一定為零,當(dāng)?shù)谌齻€(gè)力不在剩余兩個(gè)力的合力范圍內(nèi),合力不能為零三、填空題14.【答案】5 【解析】【解答】由圖象知,當(dāng)F1、F2成0角時(shí),兩個(gè)力的合力為F1+F2 , 當(dāng)兩個(gè)力成180時(shí),兩個(gè)力的合力為F1-F2(F1F2)由圖象得:F1+F2=7NF1-F2=1N由式和式可得:F1=4N;F2=3N,所以 【分析】本題考查了力的合成15.【答案】17;0 【解析】【解答】解:當(dāng)三個(gè)力作用在同一直線、同方向時(shí),三個(gè)力的合力最大,即F=6N+7N+4N=17N當(dāng)三個(gè)力作用在一個(gè)物體上,不在一條直線,并且夾角可以改變,總能使物體處于靜止?fàn)顟B(tài),故此時(shí)三個(gè)力的合力為零,即它們合力的最小值為0故答案為:17,0【分析】根據(jù)合理的范圍求解,先兩個(gè)力進(jìn)行合成,在于第三個(gè)力,合成。16.【答案】BC;B;B 【解析】【解答】解:(1)A、F1與F2合成的理論值是通過平行四邊形定則算出的值,而實(shí)際值是單獨(dú)一個(gè)力拉O點(diǎn)的時(shí)的值,因此F是F1與F2合成的理論值,F(xiàn)是F1與F2合成的實(shí)際值,故A錯(cuò)誤,B正確;C、D、由于O點(diǎn)的作用效果相同,將兩個(gè)細(xì)繩套換成兩根橡皮條,不會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,故C正確,D錯(cuò)誤故選:BC(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代,故選:B(3)A、在實(shí)驗(yàn)中,兩根彈簧秤的共同作用效果與一根彈簧秤的作用效果相同,則O點(diǎn)的位置不能變動,故A錯(cuò)誤B、實(shí)驗(yàn)中為了減小誤差,彈簧秤必須保持與木板平行,讀數(shù)時(shí)為了減小誤差,要求視線要正對彈簧秤刻度,故B正確;C、實(shí)驗(yàn)中,彈簧的讀數(shù)大小適當(dāng),便于做平行四邊形即可,并非要求一定達(dá)到最大量程,故C錯(cuò)誤;D、實(shí)驗(yàn)過程中兩彈簧的夾角要適當(dāng),并非要求達(dá)到90,非特殊角度也可,故D錯(cuò)誤故選:B故答案為:(1)BC,(2)B,(3)B【分析】(1)由于實(shí)驗(yàn)誤差的存在,導(dǎo)致F1與F2合成的理論值(通過平行四邊形定則得出的值)與實(shí)際值(實(shí)際實(shí)驗(yàn)的數(shù)值)存在差別,只要O點(diǎn)的作用效果相同,是否換成橡皮條不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果(2)該實(shí)驗(yàn)采用等效替代的方法,即兩根彈簧秤的共同作用效果與一根彈簧秤的作用效果相同(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和操作的注意事項(xiàng)確定正確的答案四、解答題17.【答案】答案:(1), (2), (3), (4)【解析】【解答】(1)由萬有定理定律,A星體所受B、C星體引力大小為,方向如圖,則合力大小;(2)同上,B星體所受A、C星體引力大小分別分, 方向如圖,則合力大小為.,可得,(3)通過分析可知,圓心O在中垂線AD的中點(diǎn), (4)三星體運(yùn)動周期相同,對C星體,由,可得。【分析】以萬有引力定律及其應(yīng)用命制壓軸題,這在高考中并不多見,利用萬有引力來考查力的合成和幾何關(guān)系老題新做,又有新意,總體來說難度不大。五、實(shí)驗(yàn)探究題18.【答案】(1)C(2)F3;F4;F4 【解析】【解答】解:A、細(xì)線的作用是能顯示出力的方向,所以不必須等長故A錯(cuò)誤;B、兩細(xì)線拉橡皮條時(shí),只要確保拉到同一點(diǎn)即可,不一定橡皮條要在兩細(xì)線的夾角平分線上故B錯(cuò)誤;C、在拉彈簧秤時(shí)必須要求彈簧秤與木板平面平行,否則會影響力的大小,故C正確故選:C(2)本實(shí)驗(yàn)采用“等效法”,即用一個(gè)彈簧將繩套拉到O點(diǎn),用兩個(gè)彈簧互成角度的拉繩套時(shí)也拉到O點(diǎn),這樣兩次拉繩套的作用效果相同,根據(jù)平行四邊形定則做出兩個(gè)彈簧拉力的合力,然后和一個(gè)彈簧拉繩套時(shí)的拉力相比較,從而驗(yàn)證力的平行四邊形定則,據(jù)此可知實(shí)驗(yàn)中要比較F3、F4兩個(gè)力的大小和方向,其中F4是實(shí)驗(yàn)直接測得的合力,即一個(gè)彈簧拉時(shí)的拉力故答案為:(1)C;(2)F3;F4; F4【分析】在實(shí)驗(yàn)中使用一根彈簧秤拉細(xì)線與兩根彈簧秤拉細(xì)線的作用效果要相同(即橡皮條拉到同一位置),而細(xì)線的作用是畫出力的方向,彈簧秤能測出力的大小因此細(xì)線的長度沒有限制,彈簧秤的示數(shù)也沒有要求,兩細(xì)線的夾角不要太小也不要太大,但拉彈簧秤時(shí)必須保證與木板平面平行理解“等效法”的含義以及在本實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用;明確實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟等19.【答案】(1)C(2)結(jié)點(diǎn)O的位置相同 【解析】【解答】解:(1)A、只要能記錄力的方向即可,不需要兩根繩子等長,故A錯(cuò)誤B、實(shí)驗(yàn)時(shí)由于兩個(gè)力的大小不一定相同,所以橡皮條不一定在兩繩夾角的平分線在同一直線上,故B錯(cuò)誤C、在拉彈簧秤時(shí)必須要求彈簧秤與木板平面平行,否則會影響力的大小,故C正確故選C(2)在“探究力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,采用了“等效法”,即要求兩次拉橡皮筋到同一點(diǎn)O點(diǎn),即結(jié)點(diǎn)O 的位置相同,從而使橡皮筋產(chǎn)生的形變大小和方向都相同故答案為:(1)C;(2)結(jié)點(diǎn)O 的位置相同【分析】在實(shí)驗(yàn)中使用一根彈簧秤拉細(xì)線與兩根彈簧秤拉細(xì)線的作用效果要相同(即橡皮條拉到同一位置),而細(xì)線的作用是畫出力的方向,彈簧秤能測出力的大小因此細(xì)線的長度沒有限制,彈簧秤的示數(shù)也沒有要求,兩細(xì)線的夾角不要太小也不要太大,但拉彈簧秤時(shí)必須保證與木板平面平行