物理鲁科版 (2019)第1节 科学探究:力的合成课堂检测

这是一份物理鲁科版 (2019)第1节 科学探究:力的合成课堂检测，共6页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共6小题,每题4分,共24分)
1.关于分力和合力,以下说法不正确的是( )
A.合力的大小小于任何一个分力是可能的
B.如果一个力的作用效果与其他几个力的效果相同,则这个力就是其他几个力的合力
C.合力的大小一定大于任何一个分力
D.合力可能是几个力的代数和
【解析】选C。合力的大小可能大于任一分力,可能小于任一分力,可能等于某一分力,故A正确,C错误;合力与分力是等效替代的关系,等效就是相同的作用效果,故B正确;合力的大小等于分力的矢量和,但方向相同时,则合力即为几个力的代数和,故D正确。
2.如图所示,一个物体受F1和F2两个互相垂直的共点力作用,其中F1=3.0 N,
F2=4.0 N。这两个力的合力大小为( )
A.1.0 N B.5.0 N
C.7.0 ND.8.0 N
【解析】选B。两个分力相互垂直,根据勾股定理有:F== N=5 N。则B正确,A、C、D错误。
3.两个共点力的大小分别为2 N和4 N,它们合力的最小值为( )
A.1 N B.2 N C.3 N D.4 N
【解析】选B。当两个力之间的夹角为180°时,合力最小,最小值为F1-F2=2 N,故选B。
【加固训练】
如图,两个共点力F1、F2大小恒定,当两者的夹角θ从120°逐渐减小到60°的过程中,合力( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
【解析】选A。两个共点力F1、F2大小恒定,根据平行四边形定则,两个分力的夹角越大,合力越小,夹角越小,合力越大。
4.物体在四个共点力作用下保持平衡,撤去F1而保持其他三个力不变,则此时物体的合力F( )
A.大小等于F1,方向与F1相反
B.大小等于F1,方向与F1相同
C.大小大于F1,方向与F1相反
D.由于运动状态不明确,无法确定
【解析】选A。由物体处于平衡状态可知其余三力的合力与F1等大反向,故撤去力F1,其余三个力不变,这三个力的合力方向与F1方向相反,大小等于F1。则A正确,B、C、D错误。
5.物体在以下三个共点力作用下,可能做匀速直线运动的是( )
A.1 N、6 N、8 N B.7 N、2 N、6 N
C.3 N、6 N、2 N D.5 N、9 N、15 N
【解析】选B。1 N、6 N的合力范围为5 N≤F合≤7 N,8 N的力不在这个范围内,三个力不可能平衡,物体就不可能做匀速直线运动,故A错误;7 N、2 N的合力范围为5 N≤F合≤9 N,6 N的力在这个范围内,三个力可能平衡,物体就可能做匀速直线运动,故B正确;3 N、6 N的合力范围为3 N≤F合≤9 N,2 N的力不在这个范围内,三个力不可能平衡,物体不可能做匀速直线运动,故C错误;5 N、9 N的合力范围为4 N≤F合≤14 N,15 N的力不在这个范围内,三个力不可能平衡,物体就不可能做匀速直线运动,故D错误。
6.每天长时间使用手机的人容易得颈椎病,如图所示是一款颈椎牵引器的示意图,设人的头所受重力大小为F,刚好把头托起时,颈椎对头支持力为零,牵引带之间的夹角θ=120°,则每根牵引带承受的拉力大小为( )
A.B.F
C.FD.2F
【解析】选B。以人的头为研究对象,受力分析如图所示:
由于牵引带之间的夹角θ=120°,则根据几何关系可知,每根牵引带承受的拉力大小等于头部的重力,即T=F,故B正确,A、C、D错误。故选B。
二、计算题(本题共2小题,共36分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(16分)设有三个力同时作用在质点P上,它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和一条对角线,如图所示,这三个力中最小的力的大小为F,则这三个力的合力大小为多少?
【解析】由正六边形边长关系知F3=2F,又F1=F2=F,F1与F2的夹角为120°,则F1与F2的合力大小为F,与F3同方向,所以三个力的合力大小为3F。
答案:3F
8.(20分)如图甲所示,女箭手射箭时,若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100 N,弓弦的张角α为106°,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,求刚释放的瞬间弓弦对箭产生的作用力大小。(cs53°=0.6)
【解析】以箭与弓弦交点作为受力对象,如图所示;
由力的合成法则,得:F=2F1cs;
解得:F=120 N
答案:120 N
(15分钟·40分)
9.(6分)如图所示,F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三角形(顶角为直角)。下列四个图中,这三个力的合力最小的是( )
【解析】选B。由矢量合成的法则可知,A中的合力的大小为2F3,B中的合力的大小为0,C中的合力的大小为2F1,D中的合力的大小为2F2,因为F1是直角三角形的斜边,则F1最大,所以合力最小的是B选项。
10.(6分) 有两个大小恒定的共点力,它们的合力大小 F与两力之间夹角θ的关系如图所示,则这两个力的大小分别是( )
A.6 N和3 N B.9 N和3 N
C.9 N和6 N D.12 N和6 N
【解析】选B。设两个力分别为F1、F2。由图像可知,F1-F2=6 N,F1+F2=12 N,解得F1=9 N,F2=3 N。则B正确,A、C、D错误。
11.(6分)如图,装满货物的小车在推力F1和拉力F2共同作用下,在水平地面上向右匀速前进,若F1=50 N,F2=60 N,则下列说法中错误的是( )
A.小车受到的推力、拉力的合力为110 N,小车所受所有力的合力为0 N
B.小车所受到的摩擦力为110 N,方向水平向左
C.若此时撤掉拉力F2,则小车受到的合力为50 N,方向水平向右
D.若此时撤掉推力F1,则小车受到的合力为50 N,方向水平向左
【解析】选C。小车受到推力F1=50 N方向向右,拉力F2=60 N方向向右,则小车所受二力的合力:F=F1+F2=50 N+60 N=110 N,小车做匀速直线运动,处于平衡状态,小车所受所有力的合力为0 N,故A正确;两个力的合力与摩擦力是一对平衡力,两合力的大小为110 N,合力方向水平向右,则摩擦力方向水平向左,大小为110 N,故B正确;两个力的合力与摩擦力是一对平衡力,若此时撤掉拉力F2,仍存在滑动摩擦力与力F1,根据力的合成法则,则小车受到的合力为60 N,方向水平向左,故C错误;同理,当撤掉推力F1,则小车受到的合力为50 N,方向水平向左,故D正确。
12.(22分)如图所示,在水平地面上放一质量为1 kg的木块,木块与地面间的动摩擦因数为0.6,在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2,已知F1=3 N、F2=4 N,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,则
(1)F1与F2的合力是多少?
(2)木块受到的摩擦力为多少?
(3)若将图中F1顺时针转90°,此时F1与F2的合力又是多少?
(4)若将图中F2顺时针转90°,此时木块受的摩擦力大小为多少?
【解析】(1)由图可知,根据力的平行四边形定则,可得两个拉力的合力大小为:F== N=5 N;
(2)木块的最大静摩擦力,即为滑动摩擦力,则有:fm=f=μ mg=0.6×1×10 N=6 N,因此无法拉动木块,根据受力平衡条件,则有木块受到的摩擦力等于拉力的合力,即为5 N;
(3)当将F1顺时针转90°,则两个力的方向相反,两个拉力的合力大小为4 N-
3 N=1 N;
(4)若将图中F2顺时针转90°,则此时两个力的合力为3 N+4 N=7 N>fm=6 N,此时木块开始滑动,摩擦力为滑动摩擦力,大小为6 N。
答案:(1)5 N (2)5 N (3)1 N (4)6 N
【总结提升】求解三种特殊情况下两个共点力合力的方法
在力的合成计算法中,经常会遇到以下三种特殊情况,其求解方法如下:
(1)当两个分力F1、F2互相垂直时,如图甲,合力F=,合力与其中一个分力F1的夹角为φ,由三角形知识知:tanφ=,由此可确定合力的方向。
(2)两个夹角为θ、大小相等的力的合成,如图乙所示,作出的平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直的特点,可得直角三角形,解直角三角形求得合力F′=2Fcs,合力与每一个分力的夹角都等于。
(3)夹角为120°的两个等大的力的合成,如图丙所示,实际上是(2)中的特殊情况:F′=2Fcs=2Fcs =F,即合力的大小等于每一个分力,合力与每一个分力的夹角均为60°。
【加固训练】
如图所示,一辆汽车陷入泥淖,为了将它拖出,司机用一条长41 m的绳一端系于车前钩,另一端系于距车40 m处的一棵大树上,然后在绳子中点用900 N的力F向垂直于车与大树连线方向拉绳,将车拖出,试求汽车所受拉力的大小。
【解析】绳子中点受力如图所示:
力F向垂直于车与大树连线方向拉绳时:x=4.5 m,设汽车所受拉力的大小为FT,则有:F=2FT·
解得:FT=2 050 N。
答案:2 050 N