高中物理 第三章 相互作用 3.4 力的合成练习(含解析)新人教版必修1

3.4 力的合成
课后巩固作业
时间：45分钟
一、单项选择题
1．如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止．下列判断正确的是( )
A．F1>F2>F3B．F3>F1>F2
C．F2>F3>F1D．F3>F2>F1
2．一根轻质细绳能承受的最大拉力为G，现把一重力为G的物体系在绳的中点，两手先并拢分别握住绳的两端提物体，然后缓慢并左右对称地分开，若想绳不断，两绳间的夹角不能超过( )
A．45° B．60°
C．120° D．135°
3．光滑水平面上的一个物体，同时受到两个力的作用，其中F1＝8 N，方向水平向左；F2＝16 N，方向水平向右．当F2从16 N逐渐减小至0时，二力的合力大小变化是( ) A．逐渐增大B．逐渐减小
C．先减小后增大D．先增大后减小
4．如图所示，水平地面上固定着一根竖直立柱，某人用绳子通过柱顶处的光滑定滑轮将100 N的货物拉住．已知人拉绳子的一端与水平方向的夹角为30°，则柱顶所受作用力大小为( )
A．200 N B．100 3 N
C．100 N D．50 3 N
5．一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用，三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等)，则下列说法中正确的是( )
A．三力的合力有最大值F1＋F2＋F3，方向不确定
B．三力的合力有唯一值3F3，方向与F3同向
C．三力的合力有唯一值2F3，方向与F3同向
D．由题给条件无法求出合力大小
二、多项选择题
6. 如图所示，轻杆左端插在竖直墙内，右端安装有光滑轻滑轮．细绳的上端固定在竖直墙上，下端跨过滑轮与重力为G的物体相连．整个系统处于静止状态．已知杆处于水平位置，细绳的上段与杆的夹角α＝30°.关于细绳对滑轮的作用力F，下列说法中正确的是( )
A．F的方向沿杆向左
B ．F 的方向与杆成30°角斜向左下方
C ．F 与G 大小相等
D ．F 一定比G 大
7．下列关于合力的说法中，正确的是( )
A ．几个力的合力就是这几个力的代数和
B ．几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个力
C ．几个力的合力可能小于这几个力中最小的力
D ．几个力的合力可能大于这几个力中最大的力
8．小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F ，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G ，则下列说法中正确的是( )
A ．当θ＝120°时，F ＝G
B ．不管θ为何值，F ＝G 2
C ．当θ＝0°时，F ＝G 2
D ．θ越大，则F 越小
答案
1．B 由连接点P 在三个力作用下静止可知，三个力的合力为零，即F 1、F 2二力的合力F 3′与F 3等大反向，三力构成的平行四边形如图所示，由数学知识可知F 3＝F 3′>F 1>F 2，B 项正确．
2．C 取物体为研究对象，它共受三个力作用，其中两绳的拉力的合力必竖直向上，且大小等于重力G.由合力与分力的关系可知，当细绳拉力为G 时，两绳间的夹角最大，此时合力与两分力大小相等，则两绳间夹角为120°.故选项C 正确．
3．C F 2减至8 N 的过程中合力减小至0，当F 2继续减小时，合力开始增大，但方向与合力原来的方向相反．故选项C 正确．
4．B 如图所示，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，所以绳的拉力F 1＝F 2＝100
N ，柱顶所受作用力大小F ＝2F 1cos 30°
＝2×100×
3
2
N ＝100 3 N ．故选项B 正确．
5．B 以F 1和F 2为邻边作平行四边形，对角线必沿F 3方向，其大小F 12＝2F 3，再与F 3
求合力，故F ＝3F 3，与F 3同向，选项B 正确．
6．BC 以滑轮为研究对象，因为是同一根绳子，故滑轮两边绳子的张力大小相等，都等于G.又两张力之间的夹角为120°，故两张力的合力大小也为G ，方向与杆成30°角斜向左下方．故选项B 、C 正确．
7．CD 合力和分力满足平行四边形定则，根据合力与分力的关系易知选项C 、D 正确． 8．AC 由力的合成可知，在两分力相等，θ＝120°时，F 合＝F ＝G ；θ＝0°时，F ＝
1
2F 合＝G
2，故选项A 、C 正确，B 错误．在合力一定时，分力间的夹角θ越大，则分力越大，
故选项D 错误．
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三、非选择题
9．“探究力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．
(1)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．
(2)在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其他步骤没有改变，那么实验结果是否会发生变化？
答：________.(填“变”或“不变”)
(3)本实验采用的科学方法是( )
A．理想实验法B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
10．如图所示，两根相同的橡皮绳OA、OB，开始时夹角为0°，在O点处打结吊一重50 N的物体后，结点O刚好位于圆心．现将A、B分别沿圆周向两边缓慢移至A′、B′，使∠AOA′＝∠BOB′＝60°，欲使结点仍在圆心处，则此时结点处应挂多重的物体？
11．如图所示，一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演，如果钢索所能承受的最大拉力是2 000 N，演员和独轮车的总质量为80 kg，两侧的钢索最大成150°夹角，钢索能安全使用吗？(钢索自重不计，cos75°＝0.259，取g＝10 N/kg)
12.
如图所示，在水平地面上放一质量为1.0 kg的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1，F2，已知F1＝3.0 N，F2＝4.0 N，g 取10 N/kg，则木块受到的摩擦力为多少？若将F2顺时针转90°，此时木块在水平方向上受的合力大小为多少？
答案
9.(1)F′(2)不变(3)B
解析：(1)图乙中F′是用一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力的图示，其方向一定沿AO方向．
(2)因为研究对象是一端固定在A点的橡皮筋，只要将其沿AO方向把结点拉到O点，产
生的效果就相同．因此，将细绳换成橡皮筋，其他步骤不变，实验结果不会发生变化．
(3)F 与F′都能将橡皮筋的结点拉到O 点，产生的效果相同．通过比较F 与F′来验证平行四边形定则的正确与否，就实验的思想方法来看属于等效替代法．
10．25 N 解析：
由于结点O 的位置不变，两根橡皮绳的另一端分别沿圆周移动，所以橡皮绳的长度不变，其拉力大小不变．设AO 、BO 并排吊起重物时，橡皮绳的弹力均为F ，其合力大小为2F ，该合力与重物的重力大小相等，所以F ＝G 2＝502 N ＝25 N ．当橡皮绳移到A′、B′时，由于A′O、
B′O 的夹角为120°，作出力的平行四边形如图所示，由图可知F′＝F ＝25 N ，所以此时结点处应挂重为25 N 的物体．
11．钢索能安全使用
解析：对钢索上与车轮接触的点受力分析，如图所示．
其中F T1、F T2为两侧钢索对O 点的拉力，且F T1＝F T2，F N 为O 点受到的独轮车的压力，F T1
和F T2的合力F T 的大小与F N 的大小相等，F N 在数值上等于人和车的重力mg.由几何关系得2F T1cos 75°＝mg ，所以F T1＝mg 2cos 75°＝80×10
2×0.259
N ＝1 544 N ，即F T1<2 000 N ，故钢索能
安全使用．
12．5.0 N 1.0 N
解析：由平行四边形定则可知，题图中F1与F2的合力F＝F21＋F22＝5.0 N．若木块滑动时，木块受到的滑动摩擦力大小为F f＝μF N＝μmg＝6.0 N．由于F<F f，故木块处于静止状态，木块与地面间的摩擦力为静摩擦力，大小与F相等，即为5.0 N.
当F2顺时针旋转90°时，F1与F2方向相同，它们的合力为F1＋F2＝7.0 N>6.0 N．此时木块运动，受滑动摩擦力作用，木块受的合力为1.0 N.。