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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第一節(jié) 力的合成 一、單選題（共10題；共20分） 1.有三個共點力F1、F2、F3作用于某一點，其合力為零．已知F3=5N，現保持其余兩力大小和方向不變，只將F3的方向沿逆時針方向繞作用點轉動90，則這三個力的合力大小變?yōu)椋ā　。? A.5 NB.5NC.10ND.仍為零 2.如圖所示，質量和的兩物體，疊放在動摩擦因數為0.50的粗糙水平地面上，一處于水平位置的輕彈簧，勁度系數為250N/m，一端固定于墻壁，另一端與質量為m1的物體相連，彈簧處于自然狀態(tài)，現用一水平推力F作用于質量為m2的物體上，使它緩慢地向墻壁一側移動，當移動0.40m時，兩物體間開始相對滑動，這時水平推力F的大小為（） A.300NB.250NC.200ND.100N 3.已知兩個共點力的合力為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的定滑輪將100 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動，則物塊受的摩擦力Ff與拉力 F的合力方向應該是（ ） A.水平向右B.豎直向上C.向右偏上D.向左偏上 6.一個物體受到三個共點力的作用，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=5N C.F1=2NF2=5N F3=10ND.Fl=5N F2=7N F3=13N 7.如圖所示，一運送救災物資的直升飛機沿水平方向勻速飛行。已知物資的總質量為，吊運物資的懸索與豎直方向成角。設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.有三個共點力F1、F2、F3作用于某一點，其合力為零．已知F3=5N，現保持其余兩力大小和方向不變，只將F3的方向沿逆時針方向繞作用點轉動60，則這三個力的合力大小變?yōu)椋?） A.5 NB.5NC.10ND.仍為零 10.已知一個力的大小為100N，它的一個分力F1的大小為60N，則另一個分力F2的大小（） 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F2兩個分力，已知F1的大小和F2與F之間的夾角α，且α為銳角，則（ ） A.當F1＞Fsin α時，一定有兩解B.當F1=Fsin α時，有唯一解 C.當F1＜Fsin α時，無解D.當Fsin α＜F1＜F時，一定有兩解 12.一個物體在三個共點力的作用，三個力的大小分別是F1=3N，F2=4N，F3=5N，這三個力的合力大小可能是（ ） A.ONB.6NC.12ND.15N 13.三個共點力大小分別是F1、F2、F3 ， 關于它們合力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0≤F≤F1+F2+F3 B.F可能比F1、F2、F3中的某一個小 C.若F1：F2：F3=3：6：8，只要適當調整它們之間的夾角，一定能使合力為零 D.若F1：F2：F3=3：6：2，只要適當調整它們之間的夾角，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θ變化的關系如圖所示（F1、F2的大小均不變，且F1>F2）。則可知a的值為________N。 ? 15.同一平面內的三個力，大小分別為4N、6N、7N，若三力同時作用于某一物體，則該物體所受三力合力的最大值為________N和最小值為________N． 16.在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩． ①圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的力的圖示，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′是力F1和F2合力的實際測量值 B．圖乙中的F′是力F1和F2合力的理論值，F是力F1和F2合力的實際測量值 C．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮條，那么對實驗結果沒有影響 D．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮條，那么對實驗結果有影響 ②本實驗采用的科學方法是________ A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法 ③以下操作中正確的是________ A．同一次實驗過程中，O點位置允許變動 B．實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數時視線要正對彈簧秤刻度 C．實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調節(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 D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩彈簧秤之間夾角應取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）由三顆星體構成的系統(tǒng)，忽略其他星體對它們的作用，存在著一種運動形式: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頂點上，繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內做相同角速度的圓周運動（圖示為A、B、C三顆星體質量不相同時的一般情況）。若A星體質量為2m，B、C兩星體的質量均為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）三星體做圓周運動的周期T。 五、實驗探究題（共2題；共8分） 18.回答下列問題： （1）在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套（如圖1）實驗中需要用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條．某同學認為在此過程中必須注意以下幾項： 其中正確的是 ． （填入相應字母） A.兩根細繩必須等長． B.橡皮條應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 （2）在《共點的兩個力的合成》的實驗中，得到了如圖2所示的圖形，圖中P為橡皮條的固定點，O為橡皮條與細線的結點，用兩只彈簧秤或用一只彈簧秤時，都將結點拉到O點，實驗中你要比較的是圖中________和________兩個力的大小和方向，其中________是實驗直接測得的合力． 19.在“探究求合力的方法”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套（如圖）．實驗中需用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條． （1）某同學認為在此過程中必須注意以下幾項： A.兩根細繩必須等長 B.橡皮條應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 （填入相應的字母） （2）本實驗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； 轉動F3后，F1與F2的合力不變，則可以合力與轉后的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動之后的合力． 2.【答案】A 【解析】【分析】緩慢地向墻壁一側移動，說明兩者受力平衡，合力為零，將兩者看做一個整體，所以在0.40m時，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。 【點評】整體法在解決力學問題時，是一種比較簡便的方法，也是高考?？嫉姆椒ㄖ? 3.【答案】C 【解析】【分析】假設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有兩個可能的方向，C正確。 【點評】做此類型的題目時，需要根據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，受人拉繩子的一個力和重物拉繩子的一個力，這兩個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。 【點評】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，先將其中的兩個力合成，再與第三個力合成，合成時，三力同向合力最大，兩個力合成的合力有個范圍，用與第三個力最接近的數值與第三個力合成求最小合力。 A、2N與3N合成最大5N，最小1N，當取4N時與第三個力合成，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，故與第三個力不可能平衡；錯誤 C、2N和5N合成最大7N，最小3N，不可能為10N，故與第三個力不可能平衡；錯誤 D、5N和7N合成最大12N，最小2N，不可能為13N，故與第三個力不可能平衡；錯誤 故選A。 【點評】三力平衡，三個力中任意兩個力的合力必然與第三個力等值、反向、共線。 7.【答案】B 【解析】【分析】如下圖對物資進行受力分析得。 故選B。 【點評】容易題。合成法一般解決物體在兩力作用下做加速運動的問題．這兩個力與合力構成矢量三角形，根據幾何關系和函數關系求解比較方便。 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該是與重力方向相反，即豎直向上，D正確。 【點評】本題考查了利用平衡關系判斷合力的方向。通常這類問題只能考慮三個力的共點力平衡問題。 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； 轉動F3后，F1與F2的合力不變，根據幾何關系，結合矢量合成法則，則可以合力與轉后的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動之后的合力． 10.【答案】D 【解析】【分析】根據合力與分力大小關系，可得，解得：,故選D 【點評】做本題的關鍵是知道合力與分力大小關系式 二、多選題 11.【答案】B,C,D 【解析】【解答】解：A、當F＞F1＞Fsinα時，根據平行四邊形定則，如圖，有兩組解．若F1＞F，只有一組解．故A錯誤，D正確． B、當F1=Fsinα時，兩分力和合力恰好構成三角形，有唯一解．故B正確． C、F1＜Fsinα時，分力和合力不能構成三角形，無解．故C正確． 故選：BCD． 【分析】根據平行四邊形定則或者三角形定則作圖分析：若F1＜Fsin30，無解；若F1=Fsin30，唯一解；若F＞F1＞Fsin30，兩解；若F1＞F，唯一解． 12.【答案】A,B,C 【解析】【解答】解：三個共點力中，3N和4N和合力的范圍是1N≤F≤7N，5N在這個范圍內，所以三個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】當這三個共點力的方向都相同的時候，合力最大，當其中任何兩個力的合力與第三個力大小相等方向相反的時候，合力為零．由此分析即可． 13.【答案】B,C 【解析】【解答】解：A、三個力的合力最小值不一定為零，三個力最大值等于三個力之和．故A錯誤． B、合力可能比三個力都大，也可能比三個力都?。蔅正確． C、若F1：F2：F3=3：6：8，設F1=3F，則F2=6F，F3=8F，F1、F2的合力范圍為[3F，9F]，8F在合力范圍之內，三個力的合力能為零．故C正確． D、若F1：F2：F3=3：6：2，設F1=3F，則F2=6F，F3=2F，F1、F2的合力范圍為[3F，9F]，2F不在合力范圍之內，三個力的合力不可能為零．故D錯誤． 故選：BC． 【分析】當三個力的方向相同時，合力最大，三個力的合力不一定為零，當第三個力不在剩余兩個力的合力范圍內，合力不能為零． 三、填空題 14.【答案】5 【解析】【解答】由圖象知，當F1、F2成0角時，兩個力的合力為F1+F2 ， 當兩個力成180時，兩個力的合力為F1-F2（F1＞F2） 由圖象得：F1+F2=7N①F1-F2=1N② 由①式和②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：當三個力作用在同一直線、同方向時，三個力的合力最大，即F=6N+7N+4N=17N． 當三個力作用在一個物體上，不在一條直線，并且夾角可以改變，總能使物體處于靜止狀態(tài)，故此時三個力的合力為零，即它們合力的最小值為0． 故答案為：17，0． 【分析】根據合理的范圍求解，先兩個力進行合成，在于第三個力，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，而實際值是單獨一個力拉O點的時的值，因此F′是F1與F2合成的理論值，F是F1與F2合成的實際值，故A錯誤，B正確； C、D、由于O點的作用效果相同，將兩個細繩套換成兩根橡皮條，不會影響實驗結果，故C正確，D錯誤． 故選：BC．（2）本實驗采用的科學方法是等效替代，故選：B．（3）A、在實驗中，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點的位置不能變動，故A錯誤． B、實驗中為了減小誤差，彈簧秤必須保持與木板平行，讀數時為了減小誤差，要求視線要正對彈簧秤刻度，故B正確； C、實驗中，彈簧的讀數大小適當，便于做平行四邊形即可，并非要求一定達到最大量程，故C錯誤； D、實驗過程中兩彈簧的夾角要適當，并非要求達到90，非特殊角度也可，故D錯誤． 故選：B．故答案為：（1）BC，（2）B，（3）B． 【分析】（1）由于實驗誤差的存在，導致F1與F2合成的理論值（通過平行四邊形定則得出的值）與實際值（實際實驗的數值）存在差別，只要O點的作用效果相同，是否換成橡皮條不影響實驗結果．（2）該實驗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）根據實驗的原理和操作的注意事項確定正確的答案． 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，， （4）三星體運動周期相同，對C星體，由,可得。 【分析】以萬有引力定律及其應用命制壓軸題，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系老題新做，又有新意，總體來說難度不大。 五、實驗探究題 18.【答案】（1）C （2）F3；F4；F4 【解析】【解答】解：A、細線的作用是能顯示出力的方向，所以不必須等長．故A錯誤； B、兩細線拉橡皮條時，只要確保拉到同一點即可，不一定橡皮條要在兩細線的夾角平分線上．故B錯誤； C、在拉彈簧秤時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）本實驗采用“等效法”，即用一個彈簧將繩套拉到O點，用兩個彈簧互成角度的拉繩套時也拉到O點，這樣兩次拉繩套的作用效果相同，根據平行四邊形定則做出兩個彈簧拉力的合力，然后和一個彈簧拉繩套時的拉力相比較，從而驗證力的平行四邊形定則，據此可知實驗中要比較F3、F4兩個力的大小和方向，其中F4是實驗直接測得的合力，即一個彈簧拉時的拉力． 故答案為：（1）C；（2）F3；F4； F4 【分析】在實驗中使用一根彈簧秤拉細線與兩根彈簧秤拉細線的作用效果要相同（即橡皮條拉到同一位置），而細線的作用是畫出力的方向，彈簧秤能測出力的大小．因此細線的長度沒有限制，彈簧秤的示數也沒有要求，兩細線的夾角不要太小也不要太大，但拉彈簧秤時必須保證與木板平面平行． 理解“等效法”的含義以及在本實驗中的應用；明確實驗原理以及實驗步驟等． 19.【答案】（1）C （2）結點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錯誤． B、實驗時由于兩個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錯誤． C、在拉彈簧秤時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”的實驗中，采用了“等效法”，即要求兩次拉橡皮筋到同一點O點，即結點O 的位置相同，從而使橡皮筋產生的形變大小和方向都相同． 故答案為：（1）C；（2）結點O 的位置相同 【分析】在實驗中使用一根彈簧秤拉細線與兩根彈簧秤拉細線的作用效果要相同（即橡皮條拉到同一位置），而細線的作用是畫出力的方向，彈簧秤能測出力的大?。虼思毦€的長度沒有限制，彈簧秤的示數也沒有要求，兩細線的夾角不要太小也不要太大，但拉彈簧秤時必須保證與木板平面平行．