2024-2025學(xué)年高中物理第三章相互作用4力的合成課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE11-力的合成(20分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分)1.在奧運(yùn)會(huì)上,體操競賽吊環(huán)項(xiàng)目中有一個(gè)高難度的動(dòng)作就是先雙手撐住吊環(huán),然后身體下移,雙臂緩慢張開到如圖所示位置。圖為陳一冰在吊環(huán)競賽中,在兩手之間的距離緩慢增大的過程中,吊環(huán)的兩根繩的拉力FT(兩個(gè)拉力大小相等)及它們的合力F的大小變更狀況為 ()A.FT增大,F不變 B.FT增大,F增大C.FT增大,F減小 D.FT減小,F不變【解析】選A。對(duì)運(yùn)動(dòng)員受力分析,受到重力、兩個(gè)拉力,如圖:由于兩個(gè)拉力的合力F=mg不變,而兩個(gè)力的夾角變大,所以兩個(gè)拉力FT不斷變大,故A正確。2.(多選)棕熊是一種適應(yīng)力比較強(qiáng)的動(dòng)物,從荒漠邊緣到高山森林,甚至冰原地帶都能堅(jiān)韌生活。棕熊嗅覺極佳,是獵犬的7倍,視力也很好,在捕魚時(shí)能夠看清水中的魚類。如圖所示是兩只可愛的小棕熊在合力捕魚。則關(guān)于兩只小棕熊的作用力F1和F2及它們的合力F,下列說法中正確的是 ()A.合力F肯定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同B.兩力F1、F2肯定是同性質(zhì)的力C.兩力F1、F2肯定是同一個(gè)物體受到的力D.兩力F1、F2與F是物體同時(shí)受到的三個(gè)力【解析】選A、C。只有同一物體受到的力才能合成,分別作用在不同物體上的力不能合成。合力是對(duì)原來幾個(gè)分力的等效替代,兩力可以是不同性質(zhì)的力,但合力與分力不能同時(shí)存在。所以,A、C正確。3.(多選)(2024·福州高一檢測(cè))物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力的作用,下列幾組力的合力可能為零的 ()A.5N7N8N B.5N2N3NC.1N5N10N D.10N10N10N【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)三力合成,先將其中的兩個(gè)力合成,再與第三個(gè)力合成。(2)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?！窘馕觥窟xA、B、D。A選項(xiàng)中5N與7N合成最大12N,最小2N,當(dāng)取8N時(shí)與第三個(gè)力合成,最終合力為0N,故A正確;B選項(xiàng)中5N和2N合成最大7N,最小3N,當(dāng)取3N時(shí)與第三個(gè)力合成,最終合力為0N,故B正確;C選項(xiàng)中1N和5N合成最大6N,最小4N,不行能為10N,與第三個(gè)力不行能平衡,故C錯(cuò)誤;D選項(xiàng)中10N和10N合成最大20N,最小0N,當(dāng)取10N時(shí),與第三個(gè)力平衡,故D正確。故選A、B、D。4.(2024·大慶高一檢測(cè))如圖所示,大小分別為F1、F2、F3的三個(gè)力恰好圍成封閉的直角三角形(頂角為直角)。下列4個(gè)圖中,這三個(gè)力的合力最大的是 ()【解析】選C。由矢量合成的法則可知,A中的合力的大小為2F1,B中的合力的大小為0,C中的合力的大小為2F2,D中的合力的大小為2F3,因?yàn)镕2是直角三角形的斜邊,所以F2最大,所以合力最大的是C選項(xiàng)。故選C?！疽族e(cuò)提示】本題中要會(huì)區(qū)分三角形中的三條邊是代表的分力還是代表的合力,這是解決本題的關(guān)鍵所在。5.(多選)如圖是某同學(xué)對(duì)頸椎病人設(shè)計(jì)的一個(gè)牽引裝置的示意圖,一根繩繞過兩個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪后各掛著一個(gè)相同的重物,與動(dòng)滑輪相連的帆布帶拉著病人的頸椎(圖中是用手指代替頸椎做試驗(yàn)),整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)。假如要增大手指所受的拉力,可采納的方法是 ()A.只增加繩的長度 B.只增加重物的重力C.只將手指向下移動(dòng) D.只將手指向上移動(dòng)【解析】選B、C。依據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件,兩根繩子拉力的合力等于手指的拉力。繩子的拉力等于重物的重力,增加繩的長度,不會(huì)變更繩子的拉力,也不會(huì)變更二者的合力,A項(xiàng)錯(cuò)誤;增加重物的重力,繩子的拉力也會(huì)變大,兩根繩子拉力的合力變大,B項(xiàng)正確;將手指向下移動(dòng),繩子上的拉力不變,但是兩根繩子的夾角變小,兩根繩子上拉力的合力變大,C項(xiàng)正確;同理,將手指向上移動(dòng),兩根繩子的夾角變大,兩根繩子上拉力的合力變小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)6.(8分)如圖所示,六個(gè)力的合力的大小多大?【解析】由題圖看出,隨意兩個(gè)相反的力的合力都為3N,并且互成120°角,所以這6個(gè)力的合力為零。答案:0【延長探究】若去掉1N的那個(gè)力,則其余五個(gè)力的合力的大小多大?合力的方向向哪?提示:去掉1N的力后物體的受力等效如圖,成120°夾角的兩個(gè)3N的力,其合力大小為3N,方向與4N的力方向相反,所以物體所受全部力的合力為1N,方向與原1N的力方向相反(或與原4N的力同向)。答案:1N方向?yàn)樵?N的力的反方向7.(12分)(2024·煙臺(tái)高一檢測(cè))如圖所示,電線桿BD重800N,水平電線AB的拉力為600N,牽引索BC的拉力為1000N,電線和牽引索對(duì)電線桿的共同作用恰好不會(huì)引起豎直電線桿發(fā)生偏斜,試求出電線和牽引索對(duì)電線桿拉力的合力大小,電線桿對(duì)地面的壓力有多大?【解析】據(jù)題可得,電線和牽引索對(duì)電線桿拉力的合力豎直向下,如圖所示:由幾何關(guān)系可知,合力F合==N=800N,電線桿對(duì)地面的壓力FN=G+F合=800N+800N=1600N。答案:800N1600N【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,一條小船在河中向正東方向行駛,船上掛起一風(fēng)帆,帆受側(cè)向風(fēng)作用,風(fēng)力大小F1為100N,方向?yàn)闁|偏南30°,為了使船受到的合力能恰沿正東方向,岸上一人用一根繩子拉船,繩子取向與河岸垂直,求出風(fēng)力和繩子拉力的合力大小及繩子拉力F2的大小?！窘馕觥咳鐖D所示,以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,使合力F沿正東方向,則F=F1cos30°=100×=50NF2=F1sin30°=100×N=50N答案:50N50N(25分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分)1.(多選)兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不同,它們的合力大小為F,則 ()A.F1、F2同時(shí)增大一倍,F也增大一倍B.F1、F2同時(shí)增加10N,F也增加10NC.F1增加10N,F2削減10N,F肯定不變D.若F1、F2中的一個(gè)增大,F不肯定增大【解析】選A、D。力是矢量,+=,則2(+)=2,選項(xiàng)A正確。假如F1、F2方向相反,同時(shí)增加10N,合力不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。假如F1、F2方向相反,F1增加10N,F2削減10N,F肯定發(fā)生變更,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。假如兩力反向,且增大較小的一個(gè),合力將減小,選項(xiàng)D正確。2.修路、建立房屋時(shí),須要打夯將地基夯實(shí),讓地基堅(jiān)固耐用,如圖所示,兩人在打夯。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,夯的總重力為G,則下列說法中正確的是 ()A.當(dāng)θ為120°時(shí),F=G B.不管θ為何值,F=C.當(dāng)θ=0°時(shí),F> D.θ越大時(shí),F越小【解析】選A。夯處于靜止?fàn)顟B(tài),兩人的合力與重力等大反向,故2Fcos=G,F=,所以當(dāng)θ為120°時(shí),F=G,A對(duì),B錯(cuò)。當(dāng)θ=0°時(shí),F=,C錯(cuò)。θ越大時(shí),cos越小,F越大,D錯(cuò)。3.(多選)(2024·桂林高一檢測(cè))如圖所示為建筑工地一個(gè)小型起重機(jī)起吊重物的示意圖。一根輕繩跨過光滑的動(dòng)滑輪,輕繩的一端系在位置A處,動(dòng)滑輪的下端掛上重物,輕繩的另一端掛在起重機(jī)的吊鉤C處。起吊重物前,重物處于靜止?fàn)顟B(tài)。起吊重物過程是這樣的:先讓吊鉤從位置C豎直向上緩慢地移動(dòng)到位置B,然后再讓吊鉤從位置B水平向右緩慢地移動(dòng)到D,最終把重物卸在某一個(gè)位置。則關(guān)于輕繩上的拉力大小變更狀況,下列說法正確的是()A.吊鉤從C向B移動(dòng)的過程中,輕繩上的拉力不變B.吊鉤從C向B移動(dòng)的過程中,輕繩上的拉力變大C.吊鉤從B向D移動(dòng)的過程中,輕繩上的拉力不變D.吊鉤從B向D移動(dòng)的過程中,輕繩上的拉力變大【解析】選A、D。因物體重力不變,故重力與兩繩子的拉力為平衡力,并且繩子兩端的張力相等;設(shè)繩子間的夾角為2θ;在由C到B上移的過程中有:2Tcosθ=mg;由幾何關(guān)系可知,繩子長為l,則有:lcosθ=d;因由C到B的過程中A到BC的垂直距離不變,故θ為定值;故輕繩上的拉力不變,故A正確,B錯(cuò)誤;由B到D的過程中,繩長不變,夾角2θ肯定增大,則由A中分析可知,T肯定增大,故C錯(cuò)誤,D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·武漢高一檢測(cè))如圖所示,一個(gè)“Y”字形彈弓頂部跨度為L,兩根相同的橡皮條勻稱且彈性良好,其自由長度均為L,在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮(長度不計(jì))做成裹片可將彈丸放射出去。若橡皮條的彈力滿意胡克定律,且勁度系數(shù)為k,放射彈丸時(shí)每根橡皮條的最大長度為2L(在彈性限度內(nèi)),則彈丸在被放射的過程中所受的最大彈力為 ()A.kL B.2kL C.kL D.kL【解析】選A。依據(jù)胡克定律知,每根橡皮條的最大彈力為F=k(2L-L)=kL;設(shè)此時(shí)兩根橡皮條的夾角為θ,如圖,依據(jù)幾何關(guān)系知sin==;依據(jù)平行四邊形定則知,彈丸被放射過程中所受的最大彈力為F合=2Fcos=kL,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.如圖所示,登山者連同設(shè)備的總重力為G。某時(shí)刻纜繩和豎直方向的夾角為θ,若登山者手拉纜繩的力大小也為G,則登山者腳對(duì)巖石的作用力 ()A.方向水平向右 B.方向斜向右下方C.大小為Gtanθ D.大小為Gsinθ【解析】選B。登山者受力如圖所示,纜繩對(duì)登山者的拉力T=G,巖石對(duì)登山者的作用力F斜向左上方,連接平行四邊形的另一條對(duì)角線,則兩對(duì)角線垂直,由平衡條件得F=2Gsin,依據(jù)相互作用力的特點(diǎn),登山者腳對(duì)巖石的作用力大小F′=F=2Gsin,方向斜向右下方,B正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】蹦床運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)員在一張彈性的網(wǎng)上借助于網(wǎng)的作用被彈起肯定的高度,運(yùn)動(dòng)員在空中做出各種美麗的動(dòng)作。它在我國起步較晚,但發(fā)展快速。如圖為蹦床上彈性網(wǎng)示意圖,網(wǎng)繩的結(jié)構(gòu)為正方格形,O、A、B、C、D……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均成向上的120°張角,此時(shí)O點(diǎn)受到的向下的沖擊力大小為F,則這時(shí)O點(diǎn)四周每根網(wǎng)繩承受的力的大小為 ()A.F B.C.F+mg D.【解析】選B。由題意知,4根繩子在豎直方向的合力大小為F,設(shè)每根繩子拉力為FT,如圖所示,則由幾何關(guān)系有4FTcos60°=F,所以FT=。故B對(duì)。5.(多選)(2024·長春高一檢測(cè))如圖所示是兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F的大小跟它的兩個(gè)分力之間的夾角θ的關(guān)系圖象,則這兩個(gè)力的大小和θ=90°時(shí)合力F的大小分別是 ()A.6N和4NB.7N和3NC.θ=90°時(shí)合力F的大小為2ND.θ=90°時(shí)合力F的大小為2N【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)兩力夾角為0°時(shí),合力為F1+F2。(2)兩力夾角為180°時(shí),合力為F1-F2?！窘馕觥窟xA、D。設(shè)兩個(gè)力分別為F1、F2,F1>F2,兩個(gè)力的夾角為180度時(shí),合力為2N,則F1-F2=2N;兩個(gè)力的夾角為0度時(shí),合力為10N,則F1+F2=10N,解得F1=6N,F2=4N,故A正確、B錯(cuò)誤;當(dāng)兩個(gè)力垂直時(shí),合力為:F合==N=2N,故D正確、C錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)6.(10分)一個(gè)物體受到大小相等的兩個(gè)拉力作用,每個(gè)拉力都是100N,夾角為90°,求這兩個(gè)力的合力?！窘馕觥坑捎趦蓚€(gè)力大小相等,夾角為90°,故作出的平行四邊形為正方形,可用計(jì)算法求合力F。如圖所示可得:F==100N=141.4N方向:tanθ==1,即θ=45°,故合力方向與F1成45°。答案:見解析【延長探究】在上題中,(1)若兩個(gè)力的夾角為60°,求合力的大小及方向。(2)若兩個(gè)力的夾角為120°,求合力的大小及方向。提示:(1)由于兩個(gè)力大小相等,夾角為60°,所以作出的平行四邊形是菱形,可用計(jì)算法求得合力F,如圖所示,F=2F1cos30°=F1=100N=173.2N,方向沿F1與F2夾角的平分線。(2)合成后出現(xiàn)等邊三角形,合力大小等于分力大小,即F=F1=100