2018年秋季学期高中物理人教必修一第三章相互作用课时提升作业3.4

1、课时提升作业力的合成(40 分钟100 分)一、选择题 ( 本题共 6 小题 , 每小题 6 分, 共 36 分)1. 已知两个分力的大小依次为 F1、F2, 它们的合力大小为 F, 下列说法中正确的是 ()A. 不可能出现 F<F1 同时 F<F2 的情况B. 不可能出现 F>F1 同时 F>F2 的情况C.不可能出现 F<F1 +F2 的情况12D.不可能出现F>F+F 的情况【解析】 选 。根据物体受到两个共点力1 和 F2 时, 其合力 F 的范围 F1-F 2 FDFF +F , 由此可以判断A、B、C 三种情况均可能出现, 故选 D。1 22.

2、已知两个力的合力大小为 10 N, 则这两个力不可能是A.5 N,4 NB.15 N,15 NC.9 N,7 ND.20 N,15 N【解析】 选 A。5 N 与 4 N 的两个力合成时合力的范围为19 N,不可能为 10 N,A正确 ;15 N 与 15 N 的两个力合成时合力的范围为 030 N, 可能为 10 N,B 错误 ; 9 N 与 7 N 的两个力合成时合力的范围为 216 N, 可能为 10 N,C 错误 ;20 N 与15 N 的两个力合成时合力的范围为535 N, 可能为 10 N,D 错误。3.(2018·济南高一检测) 如图所示 , 一水桶上系有三条绳子a、b

3、、c, 分别用它们提起相同的水时, 下列说法中正确的是()- 1 -A.a 绳受力最大B.b 绳受力最大C.c 绳受力最大D.三条绳子受力一样大【解析】选 C。对水桶研究: 受到重力和绳子的两个拉力作用, 根据平衡条件得知:两个拉力的合力与重力平衡, 大小等于重力 , 方向竖直向上。根据两个分力大小一定时 , 夹角增大 , 合力减小可知 , 两个拉力的合力一定, 夹角越小 , 绳子拉力越小 , 夹角越大 , 绳子拉力越大。根据几何关系得绳子越长 , 夹角越小 , 绳子的拉力越小 , 而绳子越短 , 夹角越大 , 绳子的拉力越大 ,c 绳子夹角最大 , 故 c 绳受力最大。4.(2018

4、3;太原高一检测) 两位同学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,水和水桶的总重力为G,则下列说法中正确的是()A. 当 为 120°时 ,F=B. 不管 为何值 , 均有 F=- 2 -C.当 =0 时,F=D.越大时 ,F 越小【解析】 选 C。两分力相等 , 由力的合成可知, =120°时 ,F 合=F 分=G, =0 时,F分 = F 合= , 故 C 对,A 、B 错误 ; 越大 , 在合力一定时 , 分力越大 , 故 D 错误。【总结提升】 计算法求合力的步骤(1) 作出力的合成的平行四边形草图。(2) 确

5、定表示分力及合力的三角形 , 一般是直角三角形。(3) 应用数学知识 , 主要是三角形相似 ( 全等 ) 、勾股定理、三角函数等进行定量计算。5.(2018 ·青岛高一检测) 如图甲、乙、丙所示, 三个物块质量相同且均处于静止状态。若弹簧秤、绳和滑轮的重力均不计, 绳与滑轮、物块与半球面间的摩擦均不计 , 在图甲、乙、丙三种情况下, 弹簧秤的读数分别是F1、F2 、F3, 则 ()世纪金榜导学号28974199A.F1<F2B.F1>F3C.F1=F3D.F2>F3【解析】 选 C。甲图中物块静止,弹簧的拉力 F1 =mg; 乙图中以物块为研究对象 ,受力如图。由平

6、衡条件得:F2=Gsin60 °=mg 0.866mg- 3 -丙图中以动滑轮为研究对象,受力如图。由几何知识得F3=mg 。故 F3=F1>F2,故选 C。6. 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()【解析】 选 C。将相互垂直的F 进行合成 , 则合力的大小为F, 再与第三个力F合成 , 即有合力的大小为( -1)F; 将方向相反的两个力合成, 则合力为 0, 再与第三个力 F 合成 , 则有合力大小为 F, 合力最大 ; 将互成 120°角的任意两力进行合成, 可知 , 这三个力的合力为零, 合力最小 ; 将左边两个力进行合成 ,

7、再与右边合成 , 则有合力的大小为 ( -1)F; 由上分析可知 , 故 C 正确 ,A 、B、D 均错误。二、计算题 ( 本题共 2 小题 , 共 24 分。要有必要的文字说明和解题步骤, 有数值计算的要注明单位)7.(12 分) 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)F 1、 F2 的大小。- 4 -(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,F 1 -F2 =1 N所以 F1=4 N,F 2=3 N(2) 当两力垂直时 ,它们的

8、合力大小F=5 N, 若合力与 F1 的夹角为 ,则tan = ,=37 °。答案 :(1)4 N3 N(2)5 N合力方向与 F1 成 37 °角【补偿训练】如图所示 , 物体受到大小相等的两个拉力 F1、F2 作用 , 每个拉力都是 200 N, 夹角是 60°, 请在图中画出合力的方向并用计算法求这两个力的合力。【解析】 作出力的合成图示如图所示。由于菱形的对角线相互垂直平分,则有=F1 cos30 °,所以 F=2F 1cos30°=2×200 ×N=200N 。答案 :200N,方向在 F1、F2 所夹角的角平分线

9、上- 5 -8.(12 分) 如图所示 , 一名杂技演员在空中钢索上表演, 如果钢索所承受的最大拉力是 2 000 N, 演员和平衡棒的总质量为80 kg, 演员两侧的钢索最大成150°夹角 , 钢索能安全使用吗 ?(cos75°=0.259,g 取 10 N/kg)【解析】 对钢索上与人接触的点受力分析, 如图所示。其中 FT1 、FT2 为两侧钢索对 O 点的拉力 ,且 FT1=FT2 ,F N 为 O 点受到的人的压力 ,FT1 和 FT2 合力 FT 的大小与 FN 大小相等 ,FN 在数值上等于人和平衡棒的重力 G。由几何关系得2FT1 cos75°=G

10、, 所以 FT1 =N1 544 N, 即FT1 <2 000 N, 钢索能安全使用。答案 :见解析1.(7 分) 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(cos53°=0.6)A.53°B.127°- 6 -C.143°D.106°【解析】 选 D 。由图可知F1=F2,F 1cos+F2cos =F, 可得 =106° , 选项D 正确。2.(7 分)( 多选 )(2018 ·

11、黄石高一检测) 一物体同时受到同一平面内的三个力的作用, 下列力的合力可能为零的是()A.4N、8N、9NB.7N、4N、3NC.1 N 、5 N、10 ND.1N、8N、8N【解析】 选 、 、 。两个力的合力的范围是-F | FF +F 。三个力的合力的A B D|F1212求法是先求两个力的合力, 然后将这个合力与第三个力合成, 得到总的合力。A 中,前两个力的合力范围是4 NF 12 N, 包含了 9 N 在内 , 当前两个力的合力大小正好为 9 N, 且与第三个力方向相反时, 其总的合力为零, 因此 A 正确 ; 同理 ,B 、D正确 ,C 错误。3.(7 分) 体育器材室里 , 篮

12、球摆放在图示的球架上。已知球架的宽度为d, 每只篮球的质量为m、直径为 D,不计球与球架之间摩擦, 则每只篮球对一侧球架的压力大小为()A.mgB.C.D.【解析】 选 C。- 7 -以任意一只篮球为研究对象,分析受力情况 ,设球架对篮球的支持力N 与竖直方向的夹角为。由几何知识得 :cos =根据平衡条件得:2Ncos =mg解得 :N=则得篮球对球架的压力大小为:N=N=。故选 C。4.(19 分) 物体只受两个力F1 和 F2 的作用 ,F 1=30 N, 方向水平向左 ,F 2=40 N, 方向竖直向下 , 求这两个力的合力F。【解析】 解法一作图法设定每单位长度表示10 N, 则分别

13、取 3 个单位长度、 4 个单位长度 ,自 O 点引两条有向线段OF1和 OF2 分别表示力 F1 、F2 。以 OF1 和 OF 2 为两个邻边作平行四边形如图所示,则对角线 OF 就是所求的合力 F。量出对角线的长度为5 个单位长度 ,则合力的大小 F=5 ×10 N=50 N 。用量角器量出合力 F 与分力 F1 的夹角 为 53°,方向斜向左下。- 8 -解法二计算法实际上是先运用数学知识,再回到物理情景中。在如图所示的平行四边形中, OFF 1 为直角三角形 ,根据直角三角形的几何关系 ,可以求得斜边 OF 的长度和 OF 与 OF1 间的夹角 ,将其转化为物理问题 ,就可以求出合力 F 的大小和方向 ,则F=50 N,tan= ,为 53°,合力 F 与 F1 的夹角为 53°,方向斜向左下。答案 :50 N, 方向为与 F1 的夹角成 53°角斜向左下方。【补偿训练】“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 m 2, 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