2020-2021学年高一物理课时同步练（人教版必修1）3-4 力的合成

1、2020-2021学年高一物理课时同步练（人教版必修1）3-4 力的合成一、选择题（本题共20小题）1两个共点力F1和F2的合力大小为6 N，则F1和F2的大小可能是()AF12 N，F29 NBF14 N，F28 NCF11 N，F28 NDF12 N，F21 N【答案】B【解析】由于合力大小为：|F1F2|F|F1F2|可通过以下表格对选项进行分析选项诊断结论A7 NF11 NB4 NF12 NC7 NF9 ND1 NF3 N综上分析B正确。2如图所示，两个小球a、b的质量均为m，用细线相连并悬挂于O点现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为30

2、，已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则弹簧的最短伸长量为()ABCD【答案】B【解析】以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，如图根据平衡条件得知：F与FT的合力与重力mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为：Fkx2mgsin mg，则弹簧的最短伸长量为x，故B正确3有两个大小相等的力F1和F2作用于同一物体上，当它们间的夹角为时合力为F，则当它们间的夹角为时，合力的大小为 （ ）AB2FCD【答案】A【解析】两个大小相等的力F1和F2，当它们的夹角为时，所以两分力大小为当它们的夹角为时，根据平行四边形定则可得，合力与

3、分力的大小相等，即此时合力的大小为故A正确。故选A。4有两个共点力，大小分别是3N和5N，则它们的合力大小不可能是（ ）A2NB3NC5ND10N【答案】D【解析】当两力合成时，合力范围为故3N和5N的合力范围为2NF8N所以不可能的是10N，故D不可能，ABC可能。故选D。5如图所示，F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三角形，这三个力的合力最大的是( )ABCD【答案】C【解析】由矢量合成法则可知，A图的合力为2F3，B图的合力为0，C图的合力为2F2，D图的合力为2F3，因F2为直角三角形的斜边，故这三个力的合力最大的为C图A.A项与上述分析结论不相符，故A不符合题意；B.B项与上述分析结

4、论不相符，故B不符合题意；C.C项与上述分析结论相符，故C符合题意；D.D项与上述分析结论不相符，故D不符合题意6下列几组同一平面内的三个共点力中，它们的合力不可能为零的是A3N、3N、5NB2N、5N、10NC5N、6N、7ND6N、8N、10N【答案】B【解析】A.三个力的大小3、3、5可以组成一个三角形，三个力的合力可能为零，故A不符合题意B. 三个力的大小2、5、10不能组成一个三角形，三个力的合力不可能为零，故B符合题意C. 三个力的大小5、6、7可以组成一个三角形，三个力的合力可能为零，故C不符合题意D. 三个力的大小6、8、10可以组成一个三角形，三个力的合力可能为零，故D不符合

5、题意7两个共点力F1和F2的大小不变，它们的合力F与两力F1、F2之间夹角的关系如图，则合力F大小的变化范围是（ ）A0-1NB1-3NC1-5ND1-7N【答案】D【解析】设两个力大小分别为F1、F2，由图得到当两力夹角为90时，有：F1+F2=5N，当两力夹角为时，有：F1-F2=1N，联立解得：F1=4N，F2=3N，则合力F大小的范围是1N7N，故D正确，A，B，C错误；故选D.【点睛】本题首先考查读图能力，其次要知道两个力合力的范围在两个力之差与两力之和之间8如图是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着

6、病人的颈椎（图中是用手指代替颈椎做实验），整个装置在同一竖直平面内如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是（）A只增加绳的长度B只增加重物的重量C只将手指向下移动D只将手指向上移动【答案】C【解析】由力的合成可知：增大合力可以采取：增大分力的大小；减小分力间的夹角；既增大分力的大小，又减小分力间的夹角，分别分析【详解】对动滑轮受力分析，受重力、两个对称的拉力，拉力等于悬挂物体的重量mg，如图三个力的合力为零，两个拉力的大小恒定，夹角越大，合力越小，夹角越小，合力越大；增加细线长度时，由于两个细线拉力也不变，动滑轮位置不变，故三个力大小方向都不变，故A错误；减小重物的重力，两个拉力变小，动滑轮位

7、置不变，则两拉力夹角不变，故合力变小，故手要用较小的力，故B错误；手指向下移动，两个拉力大小不变，夹角变小，故两拉力合力变大，故手要用较大的力，故C正确；手指向上移动，两个拉力大小不变，夹角变大，故两拉力合力变小，故手要用较小的力，故D错误；故选C9如图所示，位于水平面上的木块在斜向右上方的拉力F的作用下保持静止状态，则拉力F与静摩擦力Ff的合力方向是（ ）A向上偏右B向下偏左C竖直向上D水平向右【答案】C【解析】对物体受力分析如图：物体受四个力处于平衡状态，四个力的合力一定为零其中重力G竖直向下，摩擦力Ff水平向左，支持力竖直向上，拉力斜向右上方；由于四力平衡，任意两个力的合力与剩余的两个力

8、的合力等值、方向、共线；重力和支持力的合力方向在竖直方向，故拉力F与静摩擦力Ff的合力方向也在竖直方向且在拉力F与静摩擦力Ff之间的某个方向，故一定竖直向上；故选C.10对两个大小不等的共点力进行合成，则（）A合力一定大于每个分力B合力可能同时垂直于两个分力C合力的方向一定与一个分力的方向相反D两个分力的夹角在0到180之间变化时，夹角越小，合力越大【答案】D【解析】A当两个分力间的夹角大于90时，合力会小于一个分力，故A错误；B合力不可能同时垂直于两个分力，B错误；C当两个分力在同一直线上时，合力的方向才可能与一个分力的方向相反，故C错误；D两个分力的夹角在0到180之间变化时，夹角越小，合

9、力越大，故D正确。故选D。11如图所示，一定质量的物体通过轻绳悬挂，结点为O人沿水平方向拉着OB绳，物体和人均处于静止状态若人的拉力方向不变，缓慢向左移动一小段距离，下列说法正确的是（ ）AOA绳中的拉力先减小后增大BOB绳中的拉力不变C人对地面的压力逐渐减小D地面给人的摩擦力逐渐增大【答案】D【解析】解：将重物的重力进行分解，当人的拉力方向不变，缓慢向左移动一小段距离，则OA与竖直方向夹角变大，OA的拉力由图中1位置变到2位置，可见OA绳子拉力变大，OB绳拉力逐渐变大；OA拉力变大，则绳子拉力水平方向分力变大，根据平衡条件知地面给人的摩擦力逐渐增大；人对地面的压力始终等于人的重力，保持不变；

10、故选D【点评】本题考查了动态平衡问题，用图解法比较直观，还可以用函数法12某电视台每周都有棋类节目，铁制的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，如图所示。不计棋子间的相互作用力，下列说法正确的是（）A棋子在两个力的作用下静止在棋盘上B棋子对棋盘的压力大小等于重力C磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D相同质量的棋子所受的摩擦力相同【答案】D【解析】A小棋子受到重力、棋盘面的吸引力、弹力和静摩擦力，共四个力作用静止在棋盘上， A错误；B棋子对棋盘的压力大小与重力无关，B错误；C根据竖直方向上二力平衡知，棋子受到重力和棋子所受的摩擦力相等，即摩擦力与磁性强弱无关，C错误。D根据竖直方向上二

11、力平衡知，棋子受到重力和棋子所受的摩擦力相等，相同质量的棋子所受的摩擦力相同，D正确。故选D。13如图所示，小娟、小明两人共提一桶水匀速前行。已知两人手臂对桶的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为，水和水桶总重量为G，则下列说法中错误的是()A当0时，FGB当120时，FGC当90时，FGD越大，F越大【答案】A【解析】考查力的合成。【详解】A当0时，受力分析有：解得 ，A错误；B当120时，受力分析有：解得，B正确；C当90时，受力分析有：解得，C正确；D受力分析可得：解得，则越大，F越大，D正确；本题选不正确的。故选A。14体育器材室里，篮球摆放在如图所示的球架上.已知球架的宽度为，每个

12、篮球的质量为，直径为，不计球与球架之间的摩擦，重力加速度为.则每个篮球对一侧球架的压力大小为（ ）ABCD【答案】C【解析】以任意一只篮球为研究对象，分析受力情况，如图所示，设球架对篮球的支持力与竖直方向的夹角为.由几何知识得，根据平衡条件得，解得，则得篮球对一侧球架的压力大为，故选项C正确.15同一平面内的三个力，大小分别为4N、6N、7N，若三力同时作用于某一物体，则该物体所受三力合力的最大值和最小值分别为（ ）A5N、3NB9N、0NC17N、0ND17N、3N【答案】C【解析】当三个力作用在同一直线、同方向时，三个力的合力最大，即F=4N+6N+7N=17N。当三个力作用在一个物体上，

13、不在一条直线，并且夹角可以改变，总能使物体处于静止状态，故此时三个力的合力为零，即它们合力的最小值为0。A5N、3N，与结论不相符，选项A错误；B9N、0N，与结论不相符，选项B错误；C17N、0N，与结论相符，选项C正确；D17N、3N，与结论不相符，选项D错误；16如图所示，甲、乙、丙三人分别在两岸用绳拉小船在河流中行驶，已知甲的拉力大小为800 N，方向与航向夹角为30，乙的拉力大小为400 N，方向与航向夹角为60，要保持小船在河流正中间沿虚线所示的直线行驶，则丙用力最小为()A与F甲垂直，大小为400 NB与F乙垂直，大小为200NC与河岸垂直，大小约为746 ND与河岸垂直，大小为

14、400 N【答案】C【解析】如图所示，甲、乙两人的拉力大小和方向一定，其合力为如图所示中的F，要保持小船在河流中间沿虚线方向直线行驶，F与F丙的合力必沿图中虚线方向，当F丙与图中虚线垂直时值最小，由图可知，F丙minF乙sin 60F甲sin 30200 N400 N746 N，C正确；故选C 17一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(各小方格边长相等)，则下列说法正确的是()A三力的合力有最大值F1F2F3，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【答案】B【解析】根据三力的图

15、示，可知F1、F2在竖直方向的分力大小均为3个单位，方向相反，竖直方向合力为0，在水平方向的分力大小分别为6个单位和2个单位，方向与F3方向相同根据正交分解法可得，三力的合力大小为12个单位，与F3的方向相同，即F合3F3，选项B正确18已知3个分力的大小依次为3 N、5 N、9 N，则它们的合力大小可能是（ ）A0 NB1 NC5 ND18 N【答案】BC【解析】三个力最大值等于三个力之和17N；三个力最小值是1N，故所以BC正确。故选BC。19关于共点力，下列说法中正确的是()A作用在一个物体上的两个力，如果大小相同，方向相反，这两个力是共点力B作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，

16、则这两个力是共点力C作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力可能是共点力D作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力【答案】BCD【解析】大小相同、方向相反的力不一定作用在同一点，但一对平衡力必在同一直线上，是共点力，A错误B正确；作用在一个物体上的几个力，如果作用在物体的同一点，或者虽不作用在物体的同一点，但力的作用线交于一点，则这几个力是共点力，CD正确20如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m,O点在半

17、圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45角，则下列叙述正确的是A小球A、B受到的拉力TOA与TOB相等，且TOATOBmgB弹簧弹力大小mgCA球质量为D光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg【答案】BC【解析】隔离对B分析，根据共点力平衡得：水平方向有：TOBsin45=F竖直方向有：TOBcos45=mg，则 TOB=mg，弹簧弹力 F=mg，根据定滑轮的特性知：TOA与TOB故A错误，B正确对A分析，如图所示，由几何关系可知拉力TOA和支持力N与水平方向的夹角相等，夹角为60，则N和T相等，有：2TOAsin60=mAg，解得mA=

18、m，由对称性可得：N=TOA=mg，故C正确，D错误故选BC.点睛：解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解本题采用隔离法研究比较简便.二、实验题（本题共4小题）21某同学用钩码和弹簧测力计做“验证力的平行四边形定则”实验(1)请将实验内容补充完整：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，在另一端绑上两根系有细绳套的细线B其中一根细线挂上5个质量相等的钩码(每个钩码质量均为50 g)，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录_、结点的位置O和细线方向C将图甲中钩码取下一个，并将细线用一光滑铁钉B(可随时固定)支开，在另一细线上挂上弹簧测力计，使两细线成一定角度，拉弹簧测力计，

19、如图乙所示，图中、可测定，当时，橡皮筋正好位于竖直方向且橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合，此时弹簧测力计的示数应为_N(当地重力加速度g10 m/s2)(2)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【答案】钩码的个数(细线上的拉力) 1.5 B 【解析】(1)12由实验原理可知本实验利用等效替代法来验证“力的平行四边形定则”，图甲中钩码的重力即合力大小，细线方向即合力方向，所以应记录钩码的个数(细线上的拉力)、结点O的位置和细线方向，在用钩码和弹簧测力计一起拉橡皮筋时，一定要将橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合，此时应记录钩码个

20、数、弹簧测力计示数及对应的细线方向，分析图乙中结点的受力情况可得水平方向有4mgcos Fcos ，代入数据得弹簧测力计的示数应为F3mg1.5 N.(2)3由(1)知是等效替代法22某物理兴趣小组的同学现利用如图（a）所示的装置来做“验证力的平行四边形定则”实验，其中OB为橡皮筋。(1)某次实验中一弹簧测力计的指针位置如图（b）所示，可知拉力的大小为_N。(2)甲同学第二次需用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，他认为在此过程中必须注意以下几项其中正确的是_。A两根细绳必须等长B使橡皮筋拉到与第一次相同的位置C橡皮筋应在两绳夹角的平分线上D两个弹簧秤的拉力必须等大(3)图（c）所示是

21、甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，其中为只用一个弹簧测力计拉橡皮筋时所受到的拉力，则其中_（选填“甲”或“乙”）同学测得的实验结果比较符合实验事实。【答案】3.00 B 甲 【解析】(1)1弹簧秤的最小刻度为0.1N，则拉力的大小为3.00N；(2)2A两根细绳没必要必须等长，选项A错误；B为保证等效性，则必须要使橡皮筋拉到与第一次相同的位置，选项B正确；C橡皮筋没必要在两绳夹角的平分线上，选项C错误；D两个弹簧秤的拉力没必要必须等大，选项D错误。故选B。(3)3因为只用一个弹簧测力计拉橡皮筋时所受到的拉力F的方向应该在橡皮筋的延长线上，而F应该是用两个弹簧秤拉橡皮条时用平行四边形法则做出

22、的合力，则甲同学测得的实验结果比较符合实验事实。23某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示，已知实验过程中操作正确(1)乙图中F1、F2、F、F四个力，其中力_(填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是_(填正确选项前字母)A两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小B橡皮条沿同一方向伸长C橡皮条伸长到同一长度D橡皮条沿同一方向伸长同一长度(2)丙图是测量中某一弹簧测力计的示数，读出该力大小为_N【答案】（1）

23、F； D； （2）9.0 【解析】（1）F在以F1与F2为邻边的平行四边形的对角线上，不是由弹簧测力计直接测出的该实验采用了“等效替代”法，即合力与分力的关系是等效的，前后两次要求橡皮条沿同一方向伸长同一长度，故ABC错误，D正确，故选D（2）由图丙所示弹簧测力计可知，其分度值为1N，所示为：9.0N【点睛】本题考查了实验数据处理与弹簧测力计读数，知道实验原理与实验数据处理方法是解题的前提与关键；对弹簧测力计读数时要先确定其分度值，然后再根据指针位置读数24以下是某实验小组探究“二力合成规律”的过程(l)首先进行如下操作：如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE;如图乙，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环小圆环在拉力F1、F2的共同作用下，位于O点，橡皮条伸长的长度为EO;撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使其位于0点，如图丙同学们发现，力F单独作用