高中物理4 力的合成课时作业

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这是一份高中物理4 力的合成课时作业，共6页。

[合格基础练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．(多选)已知两个分力的大小为F1、F2，它们的合力大小为F，下列说法中不正确的是( )
A．不可能出现FB．不可能出现F>F1同时F>F2的情况
C．不可能出现FD．不可能出现F>F1＋F2的情况
ABC [如果F1与F2大小相等，方向相反，则其合力为零，既小于F1又小于F2，故A错误；如果F1、F2同向，则合力F＝F1＋F2，既大于F1又大于F2，故B错误；合力F的范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，因此，C错误，D正确．]
2．(多选)如图甲中，在半球形的碗中放一木杆，碗的A、B两点对杆的支持力分别为F1和F2；图乙中杆的一端用铰链O固定在墙上，另一端A处用竖直向上的力F将杆拉住，以下说法中正确的是( )
甲乙
A．图甲中F1与F2没有作用在同一点，不是共点力
B．图甲中F1与F2的作用线的延长线交于一点，这两个力是共点力
C．图乙中力F与杆的重力G没有作用于一点且作用线的延长线不可能相交，不是共点力
D．图乙中若F垂直于杆向上，则F与G也不是共点力
BC [根据共点力的定义可知，图甲中F1与F2不平行，作用线的延长线一定交于一点，故F1、F2是共点力，选项A错，B对；图乙中F竖直向上，与G平行，则不是共点力，若F垂直杆向上，则作用线的延长线必与重力G的作用线的延长线相交，此时F与G就是共点力，选项C对，D错．]
3．如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形，且三个力的大小关系是F1＜F2＜F3，则下列四个选项中，这三个力的合力最大的是( )
A B C D
C [根据平行四边形定则可知，A项中三个力的合力为2F1，B项中三个力的合力为0，C项中三个力的合力为2F3，D项中三个力的合力为2F2，由于三个力的大小关系是F1＜F2＜F3，所以C项合力最大．故C正确．]
4．如图所示，三个大小相等的力F作用于同一点O，则合力最小的是( )
A B C D
C [由图可知，C图中三个力的合力为零，而A、B、D图中三个力的合力不为零，故选项C正确．]
5．(多选)下列关于合力的叙述中正确的是( )
A．合力是原来几个力的等效替代，合力的作用效果与分力的共同作用效果相同
B．两个力夹角为θ(0°≤θ≤180°)，它们的合力随θ增大而增大
C．合力的大小不会比分力的代数和大
D．不是同时作用在同一物体上的力也能进行力的合成的运算
AC [力的合成的基本出发点是力的等效替代．合力是它的所有分力的一种等效力，它们之间是等效替代关系，A对．合力和作用在物体上各分力间的关系，在效果上和各分力的共同作用等效，而不是与一个分力等效．因此，只有同时作用在同一物体上的力才能进行力的合成的运算，D错．根据力的平行四边形定则和数学知识可知，两个力夹角为θ(0≤θ≤180°)时，它们的合力随θ增大而减小，当θ＝0°时，合力最大，为两分力的代数和；当θ＝180°时，合力最小，等于两分力的代数差，所以合力的大小不会比分力的代数和大，B错，C对．]
6．如图所示，用两根绳子将日光灯悬挂起来，有四种悬挂方法，在乙、丙两图中，乙中左侧绳与丙中右侧绳跟水平灯管的夹角均为θ，乙中右侧绳与丙中左侧绳跟水平灯管夹角也为θ，那么绳受拉力大小的情况是( )
甲乙
丙丁
A．甲方法最大，乙方法最小
B．甲方法最小，丁方法最大
C．四种方法一样大
D．甲方法最大，乙、丙、丁方法均为最小
B [四种悬挂方法，两绳拉力的合力都等于日光灯的重力，甲图中两绳夹角为0°，故绳中张力最小．丁图中两绳间夹角最大，在产生相等的合力时，两绳中张力最大，故选B.]
二、非选择题(14分)
7．有两个大小不变的共点力F1、F2(已知F1>F2)，当它们同方向时，合力为7 N；当它们反向时，合力为1 N，求：
(1)F1、F2的大小；
(2)用计算法求出当两力垂直时的合力大小及方向．
[解析] (1)由题意知F1＋F2＝7 N，F1－F2＝1 N
所以F1＝4 N，F2＝3 N.
(2)当两力垂直时，它们的合力大小F＝eq \r(F\\al(2,1)＋F\\al(2,2))＝5 N，若合力与F1的夹角为θ，则tan θ＝eq \f(F2,F1)＝eq \f(3,4)，θ＝37°.
[答案] (1)4 N 3 N (2)5 N 合力方向与F1成37°角
[等级过关练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若F4的方向沿逆时针方向转过60°角，但其大小保持不变，其余三个力的大小和方向均保持不变，此时物体受到的合力的大小为( )
A．0B．eq \r(2)F4
C．F4 D．2F4
C [将力F4旋转60°角之后，其余三个力的合力未变，大小仍为F4，方向与原F4方向相反，故此时力F4与其余三个力的合力的夹角为120°，根据平行四边形定则可知总合力大小为F4，C正确．]
2．射箭时，若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100 N，对箭产生的作用力为120 N，其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图乙中F所示．弓弦的夹角应为(cs 53°＝0.6)( )
甲乙
A．53° B．127° C．143° D．106°
D [由图可知F1＝F2，F1cseq \f(α,2)＋F2cseq \f(α,2)＝F，可得α＝106°，选项D正确．]
3．(多选)两同学用如图所示方法做共点力平衡实验．M、N为摩擦不计的定滑轮，O点是轻质细绳OA、OB和OC的结点，桌上有若干相同的钩码，一同学已经在A点和C点分别挂了3个和4个钩码，为使O点在两滑轮间某位置受力平衡，另一同学在B点挂的钩码数可能是( )
A．1个 B．3个 C．4个 D．5个
BC [设细绳OM与OC的夹角为θ，则根据二力平衡条件可得：Feq \\al(2,TB)＝42＋32＋24cs θ，而90°<θ<180°，解得14．一根细绳能承受的最大拉力是G.现把一重为G的物体系在绳的中点，分别握住绳的两端，先并拢，然后缓慢地左右对称地分开．若要求绳不断，则两绳间的夹角不能超过( )
A．45° B．60° C．120° D．135°
C [由于细绳是对称分开的，因而两绳的拉力大小相等且与竖直方向的夹角相等，为保证物体静止不动，两绳拉力的合力大小等于G，随着两绳夹角的增大，绳中的拉力增大，当两绳间的夹角为120°时，绳中拉力刚好等于G.故C正确，A、B、D错误．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)“神舟十一号”返回舱上的主降落伞在其降落地面的过程中起到了重要的减速作用，该伞展开面积1 200 m2，有96根伞绳，若每根伞绳能承受300 kg物体的重力．每根伞绳与竖直方向夹角均为30°，求96根伞绳(对称分布)能产生的最大合力．(g取10 m/s2)
[解析] 由于伞绳对称分布，取对称的两根伞绳，其合力如图所示，由平面几何知识，两个力的合力F＝2F1cs 30°＝2×300×10×0.866 N＝5.2×103 N，所有伞绳的合力F合＝48F＝48×5.2×103 N＝2.496×105 N.
[答案] 2.496×105 N
6．(14分)如图所示，质量为0.8 kg的小球在轻弹簧和水平轻绳的拉力作用下处于静止状态，弹簧与竖直方向的夹角θ＝37°，弹簧的拉力F＝10 N，伸长量为x＝0.01 m，sin 37°＝0.6.
(1)画出小球的受力示意图；
(2)求出弹簧的劲度系数；
(3)已知弹簧的拉力与小球重力的合力方向水平向右，求该合力的大小．
[解析] (1)小球受到重力、细绳的拉力和弹簧的拉力，作出小球的受力示意图如图甲所示．
甲乙
(2)由胡克定律F＝kx得弹簧的劲度系数为
k＝eq \f(F,x)＝eq \f(10 N,0.01 m)＝1 000 N/m.
(3)由于弹簧拉力F与小球重力G的合力水平向右，其矢量关系如图乙所示．
由几何关系可知F合＝eq \r(F2－G2)＝eq \r(102－82) N＝6 N.
[答案] (1)见解析 (2)1 000 N/m (3)6 N

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