《第三节 力的等效和替换》（同步训练）高中物理必修1-粤教版-2024-2025学年

《第三节力的等效和替换》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列哪种情况下，力的等效替换是适用的？A、一个物体受到两个力的作用，需要求出合力的大小和方向B、一个物体受到一个力的作用，需要分析力的分解C、一个物体在斜面上受到重力作用，需要计算物体沿斜面下滑的加速度D、一个物体在空中做匀速直线运动，需要分析受到的空气阻力2、一个物体在水平面上受到三个力的作用，其中两个力分别为F1和F2，大小分别为5N和10N，夹角为60度。若要使物体保持静止，第三个力F3的大小和方向应满足以下哪个条件？A、F3=5N，方向与F1和F2构成的夹角相同B、F3=5N，方向与F1和F2构成的夹角相反C、F3=10N，方向与F1和F2构成的夹角相同D、F3=10N，方向与F1和F2构成的夹角相反3、在研究物体受力情况时，以下哪种方法不能正确地分析力的等效和替换？A.力的合成B.力的分解C.力的等效替换D.力的传递4、一个物体受到两个力的作用，若将这两个力合成为一个力，则这个合力与原来的两个力的关系是：A.一定大于任一原力B.一定小于任一原力C.大小等于任一原力D.大小与两个原力方向有关，可能大于、等于或小于任一原力5、一个物体受到三个共点的力F1、F2、F3，若这三个力合力为零，则以下说法正确的是：A.F1、F2、F3一定都是平衡力B.F1、F2、F3的任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反C.F1、F2、F3的大小关系必须满足F1+F2=F3D.F1、F2、F3必须同时作用在同一直线上6、一个物体在水平面上受到三个共点力F1、F2、F3的作用，若这三个力合力为零，则以下说法正确的是：A.物体一定处于静止状态B.物体的加速度一定为零C.物体的运动状态一定保持不变D.F1、F2、F3必须同时作用在物体上7、一个物体在水平方向上受到两个力的作用，分别为F1和F2，若F1=5N，F2=10N，且F1和F2的方向相反，则这两个力的合力大小为（）A、5NB、10NC、15ND、20N二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于力的等效和替换的说法正确的是：A、一个力可以通过多个力的合力来等效替换。B、力的替换只适用于力的平行四边形法则。C、等效替代的力在效果上是相同的，但作用点可能不同。D、在力的替换过程中，力的方向和大小都保持不变。2、以下关于力的合成和分解的说法正确的是：A、力的合成是两个力的矢量和，力的分解是将一个力分解为两个分力的矢量和。B、力的合成遵循平行四边形法则，力的分解遵循三角形法则。C、力的合成和分解的结果是唯一的。D、力的分解必须保证分解后的两个分力在效果上与原力相同。3、以下关于力的等效和替换的说法中，正确的是（）A、一个力与另一个力等效，意味着它们的大小相等，方向相同，作用在同一直线上。B、力的替换是指用一个力来代替原来作用在同一物体上的几个力，使物体的运动状态不变。C、力的合成与分解遵循平行四边形法则，但力的替换不需要遵循这个法则。D、力的替换可以改变物体的运动状态。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一个物体在水平面上受到三个力的作用，分别为F1=10 N物体所受合力的大小和方向；若物体以3 第二题题目：一物体放在水平面上，受到三个力的作用，分别为F1=10N，方向向东；F2=15N，方向向北；F3=20N，方向向西。求：（1）物体所受合力的大小和方向；（2）若要使物体所受合力为零，还需施加一个力F4，求F4的大小和方向。第三题一物体在水平方向上受到三个力的作用，三个力的合力为零。若将其中一个力的大小减半，方向不变，其他两个力大小和方向都不变，则此时物体所受的合力大小和方向如何变化？第四题一、已知一物体在水平面上受到两个力的作用，分别为F1=10N，方向向东；F2=15N，方向向南。求：（1）这两个力的合力大小和方向；（2）如果物体在水平面上受到一个与合力大小相等、方向相反的第三个力的作用，物体将如何运动？第五题一物体放在水平地面上，受到三个力的作用：水平向右的力F1、竖直向上的力F2和水平向左的力F3。已知F1=10N，F2=5N，F3=8N。求：（1）这三个力的合力大小；（2）如果物体要保持静止，水平方向和竖直方向上还需分别施加多大的力？《第三节力的等效和替换》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列哪种情况下，力的等效替换是适用的？A、一个物体受到两个力的作用，需要求出合力的大小和方向B、一个物体受到一个力的作用，需要分析力的分解C、一个物体在斜面上受到重力作用，需要计算物体沿斜面下滑的加速度D、一个物体在空中做匀速直线运动，需要分析受到的空气阻力答案：A解析：力的等效替换是指将多个力替换为一个等效力，使得物体的运动状态不变。在选项A中，一个物体受到两个力的作用，可以通过求出合力的大小和方向来替代这两个力，从而简化问题。而选项B、C、D中描述的情况，分别需要力的分解、重力和空气阻力的计算，并不涉及力的等效替换。因此，正确答案是A。2、一个物体在水平面上受到三个力的作用，其中两个力分别为F1和F2，大小分别为5N和10N，夹角为60度。若要使物体保持静止，第三个力F3的大小和方向应满足以下哪个条件？A、F3=5N，方向与F1和F2构成的夹角相同B、F3=5N，方向与F1和F2构成的夹角相反C、F3=10N，方向与F1和F2构成的夹角相同D、F3=10N，方向与F1和F2构成的夹角相反答案：D解析：为了使物体保持静止，物体所受的合力必须为零。由于F1和F2的夹角为60度，我们可以使用向量合成的方法来找到F3的大小和方向。F3应与F1和F2的合力大小相等，但方向相反，以抵消F1和F2的合力。根据向量合成原理，F3的大小应为两个力的平方和的平方根减去两力乘积的两倍再开方，即F3=√(F1^2+F2^2-2F1F2*cos60°)。计算得到F3=10N，方向与F1和F2构成的夹角相反。因此，正确答案是D。3、在研究物体受力情况时，以下哪种方法不能正确地分析力的等效和替换？A.力的合成B.力的分解C.力的等效替换D.力的传递答案：D解析：力的传递是指力通过物体之间的接触或者相互作用传递，而力的等效和替换是指将一个力替换为与其效果相同的另一个力。因此，力的传递并不能直接用于分析力的等效和替换，而力的合成、分解和等效替换都是分析力的等效和替换的有效方法。4、一个物体受到两个力的作用，若将这两个力合成为一个力，则这个合力与原来的两个力的关系是：A.一定大于任一原力B.一定小于任一原力C.大小等于任一原力D.大小与两个原力方向有关，可能大于、等于或小于任一原力答案：D解析：根据力的合成原理，两个力的合力大小取决于这两个力的方向和大小。如果两个力方向相同，则合力等于两个力的代数和，可能大于、等于或小于任一原力；如果两个力方向相反，则合力等于两个力的代数差，同样可能大于、等于或小于任一原力。因此，正确答案是D。5、一个物体受到三个共点的力F1、F2、F3，若这三个力合力为零，则以下说法正确的是：A.F1、F2、F3一定都是平衡力B.F1、F2、F3的任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反C.F1、F2、F3的大小关系必须满足F1+F2=F3D.F1、F2、F3必须同时作用在同一直线上答案：B解析：根据力的平衡条件，当三个共点力合力为零时，任意两个力的合力必须与第三个力大小相等，方向相反。因此，选项B是正确的。选项A错误，因为平衡力是指大小相等、方向相反且作用在同一直线上的两个力。选项C错误，因为三个力的大小关系可以是任意的，只要它们的合力为零。选项D错误，因为三个力可以不作用在同一直线上，只要它们的合力为零即可。6、一个物体在水平面上受到三个共点力F1、F2、F3的作用，若这三个力合力为零，则以下说法正确的是：A.物体一定处于静止状态B.物体的加速度一定为零C.物体的运动状态一定保持不变D.F1、F2、F3必须同时作用在物体上答案：B解析：根据牛顿第二定律，合力为零意味着物体所受的净力为零，因此物体的加速度也为零。选项B正确。选项A错误，因为物体虽然处于力的平衡状态，但可能处于匀速直线运动状态。选项C错误，因为物体的运动状态可能保持不变，也可能改变，这取决于物体初始的运动状态。选项D错误，因为F1、F2、F3可以不直接作用在物体上，而是通过其他物体或结构传递力。7、一个物体在水平方向上受到两个力的作用，分别为F1和F2，若F1=5N，F2=10N，且F1和F2的方向相反，则这两个力的合力大小为（）A、5NB、10NC、15ND、20N答案：B解析：因为F1和F2的方向相反，所以它们的合力大小等于这两个力的大小之差。因此，合力大小为F2-F1=10N-5N=5N。所以正确答案是B。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于力的等效和替换的说法正确的是：A、一个力可以通过多个力的合力来等效替换。B、力的替换只适用于力的平行四边形法则。C、等效替代的力在效果上是相同的，但作用点可能不同。D、在力的替换过程中，力的方向和大小都保持不变。答案：AC解析：A选项正确，力的等效替换是指用一个力来代替几个力，使得这些力的作用效果相同。B选项错误，力的平行四边形法则不仅适用于力的替换，还适用于力的合成和分解。C选项正确，等效替代的力在效果上是相同的，但它们的作用点可以不同。D选项错误，力的替换过程中，力的方向和大小是等效的，但原力的具体方向和大小可能有所不同。因此，正确答案是AC。2、以下关于力的合成和分解的说法正确的是：A、力的合成是两个力的矢量和，力的分解是将一个力分解为两个分力的矢量和。B、力的合成遵循平行四边形法则，力的分解遵循三角形法则。C、力的合成和分解的结果是唯一的。D、力的分解必须保证分解后的两个分力在效果上与原力相同。答案：ACD解析：A选项正确，力的合成是将两个或多个力按照平行四边形法则求得的矢量和。B选项错误，力的分解也是按照平行四边形法则进行的，而不是三角形法则。C选项正确，在力的合成和分解中，只要力的作用效果相同，其合成和分解的结果是唯一的。D选项正确，力的分解必须保证分解后的两个分力在效果上与原力相同，即原力的作用效果与分解后两个分力的合成效果相同。因此，正确答案是ACD。3、以下关于力的等效和替换的说法中，正确的是（）A、一个力与另一个力等效，意味着它们的大小相等，方向相同，作用在同一直线上。B、力的替换是指用一个力来代替原来作用在同一物体上的几个力，使物体的运动状态不变。C、力的合成与分解遵循平行四边形法则，但力的替换不需要遵循这个法则。D、力的替换可以改变物体的运动状态。答案：B解析：选项A描述了力的等效条件，但缺少了作用点相同的条件，因此不完全正确。选项B正确地描述了力的替换概念，即用一个力代替原来作用在同一物体上的几个力，而不改变物体的运动状态。选项C错误，因为力的替换实际上也遵循平行四边形法则。选项D错误，因为力的替换是为了保持物体的运动状态不变，所以不会改变物体的运动状态。因此，正确答案是B。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一个物体在水平面上受到三个力的作用，分别为F1=10 N物体所受合力的大小和方向；若物体以3 答案：物体所受合力的大小和方向：合力大小：F方向：由于F1和F3的方向相反，合力方向与物体受到的摩擦力的大小和方向：由于物体以匀速直线运动，根据牛顿第一定律，物体受到的合力为零。因此，摩擦力与合力大小相等，方向相反。摩擦力大小：f方向：与合力方向相反，即向东。解析：本题主要考查了力的合成。根据力的合成法则，同一直线上方向相反的两个力的合力等于这两个力的大小之差，方向与较大的力的方向相同。本题还考查了牛顿第一定律的应用。根据牛顿第一定律，当物体受到的合力为零时，物体将保持静止或匀速直线运动。因此，物体受到的摩擦力与合力大小相等，方向相反。第二题题目：一物体放在水平面上，受到三个力的作用，分别为F1=10N，方向向东；F2=15N，方向向北；F3=20N，方向向西。求：（1）物体所受合力的大小和方向；（2）若要使物体所受合力为零，还需施加一个力F4，求F4的大小和方向。答案：（1）物体所受合力的大小为25N，方向西北方向。（2）F4的大小为5N，方向向南。解析：（1）首先，我们将F1和F2进行合成，得到合力F合1，F合1的大小为√(10^2+15^2)=√(100+225)=√325≈18N，方向为北东方向。然后，将F合1与F3进行合成，得到物体所受合力F合，F合的大小为√(18^2+20^2)=√(324+400)=√724≈26.9N，方向为西北方向。（2）要使物体所受合力为零，需要施加一个与F合大小相等、方向相反的力F4。由于F合的方向为西北方向，因此F4的方向为东南方向。根据力的平行四边形法则，F4的大小为F合的大小，即26.9N。第三题一物体在水平方向上受到三个力的作用，三个力的合力为零。若将其中一个力的大小减半，方向不变，其他两个力大小和方向都不变，则此时物体所受的合力大小和方向如何变化？答案：此时物体所受的合力大小变为原来的一半，方向与减小的力相同。解析：由题意知，物体在水平方向上受到三个力的作用，且三个力的合力为零，即三个力构成一个封闭的三角形。当将其中一个力的大小减半，方向不变，其他两个力大小和方向都不变时，根据力的平行四边形法则，可以得出以下结论：原来的三个力构成的三角形将变为一个平行四边形，减小的力成为平行四边形的一条对角线。当减小的力减半时，其对角线长度也将减半，因此平行四边形的一条对角线长度变为原来的一半。根据力的平行四边形法则，合力是平行四边形对角线的合力，所以此时物体所受的合力大小变为原来的一半。由于减小的力与原来的三个力构成封闭的三角形，所以合力的方向与减小的力相同。综上，此时物体所受的合力大小变为原来的一半，方向与减小的力相同。第四题一、已知一物体在水平面上受到两个力的作用，分别为F1=10N，方向向东；F2=15N，方向向南。求：（1）这两个力的合力大小和方向；（2）如果物体在水平面上受到一个与合力大小相等、方向相反的第三个力的作用，物体将如何运动？答案：（1）根据平行四边形法则，将F1和F2分别作为邻边，作平行四边形，连接对角线，对角线即为合力。利用勾股定理，计算合力大小：F合=√(F1^2+F2^2)=√(10^2+15^2)≈18.03N由平行四边形法则可知，合力方向介于F1和F2之间，