人教版 (新课标)必修14 力的合成同步测试题

这是一份人教版 (新课标)必修14 力的合成同步测试题，共18页。试卷主要包含了以下说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。

基础过关练
题组一 对合力、分力关系的理解
1.(2020陕西黄陵中学高一上测试)关于合力与分力,下列说法正确的是( )
A.合力与分力是物体同时受到的力
B.合力一定比分力大
C.合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代
D.合力不能等于分力
2.(2018河南中原名校高一上期末)(多选)两个力F1和F2间的夹角为θ,两力的合力为F,以下说法正确的是( )
A.若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F就越大
B.合力F总比分力F1和F2中的任何一个都大
C.如果夹角θ不变,F1大小不变,只要增大F2,合力F必然增大
D.合力F的作用效果与两个分力F1和F2共同产生的作用效果是相同的
3.一物体重为G,被绳OA和OB吊在空中,OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2,如图所示,则 ( )
A.F1、F2的合力是G
B.F1、F2的合力是F
C.物体对绳OA的拉力方向与F1方向相同,大小相等
D.物体受到重力G、OA绳拉力F1、OB绳拉力F2和F共四个力
4.(2019天津宝坻高一上期中)以下说法中正确的是( )
A.合力的大小一定大于分力的大小
B.合力的大小至少大于一个分力的大小
C.合力的大小可以比两个分力都小,也可以比两个分力都大
D.若两个分力F1>F2,则合力大小的变化范围是F1>F>F2
5.(2019山西大学附属中学高一上期中)已知力F1、F2的合力为F,下列能反映三者关系的矢量图是( )
题组二 合力大小的求解
6.(2019天津七校高一上期中)力F1、F2是两个相互垂直的共点力,其中F1=5 N,F2=12 N,则F1、F2的合力大小为( )
A.2 N B.7 N C.13 N D.17 N
7.(2019重庆南开中学高一上期中)已知两个共点力的大小分别为4 N和6 N,则其合力的大小不可能是( )
A.2 N B.6 N C.10 N D.14 N
8.(2019山东济南一中高一上期中)有两个大小相等的共点力F1和F2,当它们间的夹角为90°时合力为F,则当它们间的夹角为120°时,合力的大小为( )
A.2FB.22FC.2FD.32F
9.(2019湖北荆州中学高一上期末)F1、F2、F3是作用于同一物体上的三个共点力,已知F1>F2>F3,下列矢量图中这三个力的合力最大的是( )
10.(2020广东珠海二中高一上期末)如图所示,AB为半圆的一条直径,AO=OB,P点为圆周上的一点,在P点作用了三个共点力F1、F2、F3,已知F2=3 N,则它们的合力为( )
A.4.5 NB.6 NC.7.5 ND.9 N
能力提升练
题组一 合力大小的求解

1.(2019山东青岛高一上期末,★★☆) 如图所示,物体在3个共点力的作用下保持平衡。如果将力F1绕O点转动180°角,而保持其余2个力不变,则物体受到的合力大小为( )
A.2F1B.2F1C.F1D.零
2.(2019重庆七校高一上期末,★★☆)同时作用在质点O上的三个共点力F1、F2、F3,已知F1=F2=2 N,F3=4 N,它们的方向分别沿着正六边形两条边和一条对角线,如图所示,则这三个力的合力大小等于( )
A.6 NB.8 NC.10 ND.12 N
3.(★★☆)如图所示,是两个共点力的合力F跟两个共点力之间的夹角θ的关系图像,则这两个共点力的大小分别是( )
A.1 N和4 NB.2 N和3 N
C.1 N和5 ND.2 N和4 N
4.(★★☆)(多选)如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G。则( )
A.两绳对日光灯拉力的合力大小为G
B.两绳的拉力和重力不是共点力
C.两绳的拉力大小分别为22G和22G
D.两绳的拉力大小分别为G2和G2
5.(2019浙江杭州六校高一上期中,★★☆)如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端有一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为3L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )
A.2kL B.kL C.2335kL D.152kL
题组二 “死结”与“活结”的力的合成
6.(2018辽宁丹东期中,★★☆)水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B。一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10 kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到轻绳的作用力大小为(g取10 N/kg)( )
A.50 NB.503 N
C.100 ND.1003 N
7.(★★☆)如图所示,两个同学用两条绳牵引小船在水池中向东行驶。甲同学的拉力F1为100 N,方向为东偏南30°;为了使两条绳子拉船的合力能恰沿正东方向,乙的拉力F2与F1间的夹角为120°,求
(1)两条绳子拉力的合力F大小;
(2)乙的拉力F2的大小。
第2课时 实验:验证力的平行四边形定则
基础过关练
题组一 实验原理与实验器材

1.(2019上海金山高一上期末)在“研究共点力的合成”实验时,需要两次拉伸橡皮筋,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉。两次都要将橡皮筋的结点 (选填“拉伸相同长度”或“拉到相同位置”)。通过本实验可以验证共点力合成时遵循 定则。
2.在做“验证力的平行四边形定则”实验时,
(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有 和 。
(2)要使每次合力与分力产生相同的效果,必须( )
A.每次将橡皮条的结点拉到同样的位置
B.每次把橡皮条拉直
C.每次准确读出弹簧测力计的示数
D.每次记准确细绳的方向
(3)在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验结果如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳结点的位置。图中 是力F1与F2的合力的理论值; 是力F1与F2的合力的实验值。通过把 和 进行比较,验证平行四边形定则。
题组二 实验操作及注意事项
3.(2020江苏南通中学高一上月考)某同学进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,试完成以下主要步骤:
(1)如图甲,用两只弹簧测力计分别勾住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点的位置O点、两弹簧测力计的读数F1 、F2以及 。
(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到 ,记下细绳的方向。测力计示数如乙图所示,读得弹簧测力计的示数 F= 。
(3)关于该实验注意事项,下列说法中正确的是 。
A.实验中所用的两根细绳越短越好
B.弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行
C.每次实验中两个分力间的夹角必须大于90°
题组三 实验数据处理与误差分析
4.(2019江西南昌一中高一上月考)小明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小,如图(a)所示。
(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力。
(2)有关此实验,下列叙述正确的是( )
A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力
C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
(3)如图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实?(力F'是用一只弹簧测力计拉时的图示) 。(填:李明或张华)
能力提升练
题组一 数据处理与误差分析
1.(2019广东湛江一中高一上期中,★★☆)某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时,现将橡皮筋的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。
(1)实验时,第一次用两个弹簧测力计、第二次用一个弹簧测力计拉细绳的绳套,将橡皮筋和细绳的结点拉到同一个位置O点,这样做的目的是 。
(2)用两个弹簧测力计将橡皮筋和细绳的结点拉到O点,记下两个弹簧测力计的示数及两个力的方向,在坐标纸上作出这两个力F1、F2的图示,如图1所示,坐标纸每一格的边长表示1 N。用一个弹簧测力计将橡皮筋和细绳的结点拉到O点,此时弹簧测力计的示数如图2所示。则拉力F1,F2合力的测量值为 N(结果保留两位有效数字),合力的实际值为 N。
(3)关于实验中的操作,下列说法正确的是( )
A.两次拉橡皮筋,只要保证两次橡皮筋的伸长量相同即可
B.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
C.用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,两个细绳的夹角越大越好
D.用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,两个测力计的示数差越小越好
题组二 实验的情景创新
2.(2019山东济南长清高一上期中,★★☆)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤:
①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
②如图1甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧测力计示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧测力计的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧测力计示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
图1
③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO'。
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图1乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在图2甲中画出F-l图线,根据图线求得l0= cm。
(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则FOA的大小为 N。
(3)根据给出的标度,在图2乙中作出FOA和FOB的合力F'的图示。
(4)通过比较F'与 的大小和方向,即可得出实验结论。
图2
答案全解全析
4 力的合成
第1课时 力的合成
基础过关练
1.C 合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代,考虑合力就不能再考虑分力,故A错误,C正确;由平行四边形定则可知两条邻边的长度与对角线的长度没有必然的长短关系,故B、D错误。
2.AD 若F1和F2大小不变,角θ越小,合力F越大,A正确;由力的合成方法可知,合力有可能大于任一分力,也可能小于任一分力,还可能与两个分力都相等,B错误;如果夹角不变,F1大小不变,只要增大F2,合力F可以减小,也可以增加,C错误;合力F的作用效果与两个分力F1和F2共同产生的作用效果是相同的,D正确。
3.B 合力与分力具有等效替代的关系,所谓等效是指力F的作用效果与其分力F1、F2共同作用产生的效果相同。F1和F2的合力是F,故A错误,B正确。物体对绳OA的拉力与绳OA对物体的拉力等大反向,故C错误;合力F是为研究问题方便而假想出来的力,实际上不存在,应与实际受力区别开来,故D错误。
4.C 力的合成遵循平行四边形定则,所以合力可以大于、等于或小于分力,故A、B错,C对;若两个分力F1>F2,则合力大小的变化范围是F1-F25.B A图中反映F1与F的合力是F2,选项A错误;B图中反映F1与F2的合力是F,选项B正确;C图中反映F2与F的合力是F1,选项C错误;D图中反映F1与F2的合力与F等大反向,选项D错误。
6.C 力F1、F2是两个相互垂直的共点力,根据平行四边形定则可知,F1、F2的合力大小为F=F12+F22=13 N,故C正确。
7.D 两个共点力的大小分别为4 N和6 N,则其合力的范围为2 N≤F合≤10 N,即合力大小不可能是14 N,故D符合题意,A、B、C三项错误。
8.B 两个大小相等的力F1和F2,当它们的夹角为90°时,有F=F12+F22,所以F1=F2=22F;当它们的夹角为120°时,根据平行四边形定则可得,合力与分力的大小相等,即此时合力的大小为F合=22F,故B正确。
9.A 根据平行四边形定则或三角形定则,A中三个力的合力大小为2F1,B中三个力的合力为0;C中三力合力为2F3;D中三力合力也为2F3。因F1>F3,故A正确。
10.D 根据几何关系可以知道,F1和F3垂直,F2在F1、F3构成的平行四边形的对角线上,则合力F13=2F2,所以F1、F2、F3的合力F=3F2,故D正确。
能力提升练
1.A 物体在3个共点力的作用下处于平衡状态时,其中两个力的合力与第三力等值反向,则F2和F3的合力大小等于F1,方向沿F1的反方向。如果将力F1绕O点转动180°角,则物体受到的合力大小为F合=2F1,故A正确。
2.A 先求F1与F2的合力,由图可知F1、F2的夹角的大小为120°,且F1=F2=2 N,根据平行四边形定则可知F1、F2的合力的大小为F'=2 N,方向沿F3的方向;再求F'与F3的合力,已知F3=4 N,所以F1、F2、F3的合力的大小为F=6 N,故A正确。
3.B 由题图可知,当两共点力的夹角为0°时,合力为5 N,即F1+F2=5 N;当两共点力的夹角为180°时,合力为1 N,即|F1-F2|=1 N,由二式解得F1=3 N,F2=2 N或F1=2 N,F2=3 N,故B正确。
4.AC 如图,两绳拉力的作用线与重力作用线的延长线交于一点,这三个力为共点力,B选项错误;由于日光灯在两绳拉力和重力作用下处于平衡状态,所以两绳的拉力的合力与重力G等大反向,A选项正确;由于两个拉力的夹角成直角,且都与竖直方向成45°角,则由力的平行四边形定则可知G=F12+F22,F1=F2,故F1=F2=22G,C选项正确,D选项错误。
5.C 根据胡克定律知,每根橡皮条的最大弹力为:F=k(3L-L)=2kL。设此时两根橡皮条的夹角为θ,根据几何关系知:sin θ2=L23L=16。
根据平行四边形定则知,弹丸被发射过程中所受的最大弹力为:F合=2F cs θ2=2335kL,故C正确。
6.C 悬挂重物的轻绳的张力是FT=mg=100 N,小滑轮受到轻绳的作用力为沿BC、BD方向两拉力的合力,如图所示。
∠CBD=120°,
∠CBE=∠DBE=60°,
即△CBE是等边三角形,故F=100 N。故选C。
7.答案 (1)503 N (2)50 N
解析 如图所示,以F1、F2为邻边作平行四边形,使合力F沿正东方向。
(1)两条绳子拉力的合力F=F1 cs 30°,得出F=503 N。
(2)乙的拉力F2=F1 sin 30°,得出F2=50 N。
第2课时 实验:验证力的平行四边形定则
基础过关练
1.答案 相同位置 平行四边形
解析 在实验中使用一根弹簧测力计拉细绳与两根弹簧测力计拉细绳的作用效果要相同(即橡皮筋的结点拉到同一位置)。通过本实验可以验证共点力合成时遵循平行四边形定则。
2.答案 (1)橡皮条 三角板 (2)A (3)F F' F F'
解析 (1)根据实验器材要求可知,还必须有橡皮条和三角板(用来作平行四边形)。
(2)根据实验原理知合力与分力等效,故选A。
(3)在本实验中,按照平行四边形定则作出的合力F为F1和F2的合力的理论值,而用一个弹簧测力计拉时测出的力F'为F1和F2的合力的实验值。
3.答案 (1)两细绳的方向 (2)O点 4.00 N (3)B
解析 (1)本实验除了记录两弹簧测力计的读数F1、F2,还要记下两细绳的方向;
(2)用一只弹簧测力计勾住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到O点,记下细绳的方向;如乙图所示,测力计分度值为0.1 N,读得弹簧测力计的示数F=4.00 N;
(3)拉橡皮条的细绳要适当长一些,以方便画出力的方向,故A错误;测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,故B正确;在实验中两个分力的夹角大小要适当,且二力的大小也要适量大些,这样有利于减小实验中偶然误差的影响,不需要夹角必须大于90°,故C错误。
4.答案 (1)如解析图所示 (2)AC (3)张华
解析 (1)按力的平行四边形定则作出F1和F2的合力的示意图,如图所示:
(2)两弹簧测力计拉力的合力与橡皮筋的拉力大小相等,两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大,故A正确;两弹簧测力计的拉力与橡皮条的拉力的合力为零,它们之间不是合力与分力的关系,故B错误;两次拉橡皮筋时,为了使两次达到效果相同,橡皮筋结点必须拉到同一位置O,故C正确;结点位置不变,合力不变,当一只弹簧测力计的拉力大小改变时,另一弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变,故D错误。
(3)该实验中F是由平行四边形定则得出的合力,而F'应与橡皮筋拉力方向相反,所以F'应与OA在同一直线上,而F与F1、F2组成平行四边形,故张华同学所得比较符合实验事实。
能力提升练
1.答案 (1)为了使两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同 (2)6.4 6.8 (3)B
解析 (1)第一次用两个弹簧测力计、第二次用一个弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到同一位置,橡皮筋的结点位置相同,拉力的作用效果相同,由此可知,实验操作的目的是使力的作用效果相同。
(2)以表示两力的线段作为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线是两力的合力,合力如图所示,
图中每个正方形小格边长均代表1 N,F1与F2的合力大小:F≈6.4 N;由题图2测力计可知,其分度值为0.2 N,示数为6.8 N。
(3)两次拉橡皮筋,要使橡皮筋的结点到达同一位置,并不只是两次拉橡皮筋的伸长量相同,故A错误;为减小实验误差,拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故B正确;为减小实验误差,两个弹簧测力计拉橡皮筋时,两细绳的夹角要适当大些,并不是两个细绳的夹角越大越好,故C错误;用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,两测力计示数要适当大些,并不是两个测力计的示数差越小越好,故D错误。
2.答案 (1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确) (2)1.80(1.70~1.90均正确) (3)如图乙所示 (4)FOO'
解析 (1)作出F-l图像,如图甲所示,图线的横轴截距即为l0,可得l0=10.0 cm
(2)可计算橡皮筋的劲度系数k=FΔx= N/m=50 N/m
若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则橡皮筋的弹力为
F=kΔx=50×(6.00+7.60-10.00)×10-2 N=1.80 N
则此时FOA=F=1.80 N
(3)FOB=FOA=1.80 N,两力的合力F'如图乙所示。
(4)FOO'的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同,F'是FOA、FOB两个力的合力,所以通过比较F'和FOO'的大小和方向,可得出实验结论。
F(N)
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l(cm)
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05