2024-2025學年新教材高中物理第三章相互作用-力4力的合成和分解課時作業(yè)含解析新人教版必修第一冊

PAGEPAGE9課時作業(yè)12力的合成和分解時間：45分鐘一、單項選擇題1．某物體同時受到同一平面內(nèi)的三個共點力作用，在如圖所示的四種狀況下，該物體所受的合力最大的是(C)解析：設小正方形邊長長度代表1N，選項A，先將F1與F3合成，然后再用勾股定理，求得合力等于5N；選項B，先將F1與F3沿水平和豎直方向正交分解，再合成，求得合力等于5N；選項C，可將F3沿水平和豎直方向正交分解，求得合力等于6N；選項D，依據(jù)三角形法則，圖中合力等于0.2．如圖所示，與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m＝1.0kg的物體．細繩的一端與物體相連，另一端經(jīng)摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧測力計相連．物體靜止在斜面上，彈簧測力計的示數(shù)為4.9N．關于物體受力的推斷(取g＝9.8m/s2)，下列說法正確的是(A)A．斜面對物體的摩擦力大小為零B．斜面對物體的摩擦力大小為4.9N，方向沿斜面對上C．斜面對物體的支持力大小為4.9eq\r(3)N，方向豎直向上D．斜面對物體的支持力大小為4.9N，方向垂直斜面對上解析：由題圖可知，細繩上拉力等于彈簧測力計的示數(shù)，F(xiàn)繩＝4.9N．設物體受到一個沿斜面對下的摩擦力Ff，則物體靜止在斜面上受到四個力的作用：重力G、斜面對物體的支持力FN、繩拉力F繩、斜面對物體的靜摩擦力Ff，將重力G分解成沿斜面對下的分力Gx和垂直斜面對下的分力Gy.則Gx＝mgsin30°＝4.9N，Gy＝mgcos30°＝4.9eq\r(3)N，物體受力平衡，F(xiàn)N＝Gy＝4.9eq\r(3)N，選項D錯誤；斜面對物體的支持力FN垂直斜面對上，選項C錯誤；由Ff＋Gx＝F繩，代入數(shù)據(jù)得，F(xiàn)f＝0，斜面對物體沒有摩擦力，選項A正確，選項B錯誤．3.如圖所示，兩根等長的輕繩將日光燈懸掛在天花板上，兩繩與豎直方向的夾角都為45°，日光燈保持水平，所受重力為G，左右兩繩的拉力大小分別為(B)A．G和G B.eq\f(\r(2),2)G和eq\f(\r(2),2)GC.eq\f(1,2)G和eq\f(\r(3),2)G D.eq\f(1,2)G和eq\f(1,2)G解析：由對稱性可知，兩繩的拉力大小應相等；由平衡條件可知，豎直方向上2Fcos45°＝G，F(xiàn)＝eq\f(\r(2),2)G，選項B正確．4．關于共點力，下列說法中不正確的是(A)A．作用在一個物體上的兩個力，假如大小相等、方向相反，這兩個力是共點力B．作用在一個物體上的兩個力，假如是一對平衡力，則這兩個力是共點力C．作用在一個物體上的幾個力，假如它們的作用點在同一點上，則這幾個力是共點力D．作用在一個物體上的幾個力，假如它們的作用線相交于同一點，則這幾個力是共點力解析：依據(jù)共點力的概念，幾個力假如都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一個點，這幾個力叫做共點力，所以選項C、D正確．一對平衡力肯定作用在同一條直線上，它們肯定是共點力，故選項B正確．對于選項A中所描述的兩個力，它們有可能一上一下，相互平行但不共點，所以A項錯誤．5.水平橫梁一端插在墻壁內(nèi)，另一端裝有小滑輪B.輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m＝10kg的重物，∠CBA＝30°，如圖所示，則滑輪受到繩子的作用力為(g取10N/kg)(C)A．50NB．50eq\r(3)NC．100ND．100eq\r(3)N解析：以滑輪為探討對象，懸掛重物的繩的拉力是F＝mg＝100N，故小滑輪受到繩的作用力沿BC、BD方向，大小都是100N．從圖中看出∠CBD＝120°，∠CBE＝∠DBE得∠CBE＝∠DBE＝60°，即△CBE是等邊三角形，故F合＝100N.二、多項選擇題6．如圖所示，用兩個彈簧測力計同時作用在水平橡皮條上，使之沿水平方向伸長到肯定長度；改用一個彈簧測力計拉該橡皮條，使之沿水平方向伸長到相同長度．下列說法正確的是(AB)A．F是F1、F2的合力B．F1、F2是F的分力C．若保持甲中的橡皮條在圖示位置，可以只變更圖中F1的大小，F(xiàn)1的方向和F2的大小和方向均保持不變D．若保持甲中的橡皮筋在圖示位置，可以只變更圖中F2的大小，F(xiàn)2的方向和F1的大小和方向均保持不變解析：本題中兩個彈簧的拉力與一個彈簧的拉力產(chǎn)生了相同的形變效果，故F是F1與F2的合力，F(xiàn)1與F2是F的分力，故選項A、B正確；保持甲中的橡皮條在圖示位置，即保證F1、F2的合力不變，變更其中一個分力的大小而方向不變，則另一個分力大小肯定變更，故選項C、D錯誤．7．力的合成和分解在生產(chǎn)和生活中有著重要的作用，下列說法中正確的是(AD)A．高大的橋要建很長的引橋，減小斜面的傾角，是為了減小汽車重力沿橋面對下的分力，達到行車便利和平安的目的B．幼兒園的滑梯很陡，是為了增加小孩滑梯時受到的重力，使小孩下滑得更快C．運動員做引體向上(緩慢上升)動作時，雙臂張開很大的角度時要比雙臂豎直平行時覺得手臂用力大，是因為張開時手臂產(chǎn)生的合力增大的原因D．帆船能逆風行駛，說明風力肯定能分解出沿船前進方向的分力解析：汽車上橋時重力沿斜面對下的分力為mgsinθ，當引橋長時θ角小，重力向下的分力小時車行駛便利、平安，A正確；B中滑梯陡與小孩重力互不相干，B錯誤；C中雙臂產(chǎn)生的合力大小均等于人的重力，C錯誤；風吹船帆使之向前航行肯定是風力可以分解為沿船前進方向的分力，D正確．8.一件行李重為G，被繩OA和OB吊在空中，OA繩和OB繩的拉力分別為F1、F2，如圖所示，則(BC)A．F1、F2的合力是GB．F1、F2的合力是FC．行李對繩OA的拉力方向與F1方向相反，大小相等D．行李受到重力G、OA繩拉力F1、OB繩拉力F2，還有F共四個力解析：合力與分力具有等效替代的關系．所謂等效是指力F的作用效果與其分力F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同．F1和F2的合力的作用效果是把行李提起來，而G的作用效果是使行李下落，另外產(chǎn)生的緣由(即性質(zhì))也不相同，故A錯誤；F1和F2的作用效果和F的作用效果相同，故B正確；行李對繩OA的拉力與拉行李的力F1是相互作用力，等大反向，不是一個力，故C項正確；合力F是為探討問題便利而假想出來的力，事實上不存在，應與實際受力區(qū)分開來，故D項錯誤．三、非選擇題9.如圖所示，一條小船在河中向正東方向行駛，船上掛起一風帆，帆受側(cè)向風作用，風力大小F1為100N，方向為東偏南30°，為了使船受到的合力能恰沿正東方向，岸上一人用一根繩子拉船，繩子取向與河岸垂直，求出風力和繩子拉力的合力大小及繩子拉力F2的大小．解析：如圖所示，以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，使合力F沿正東方向，則F＝F1cos30°＝100×eq\f(\r(3),2)N＝50eq\r(3)N.F2＝F1sin30°＝100×eq\f(1,2)N＝50N.答案：50eq\r(3)N50N10．“探究力的平行四邊形定則”的試驗狀況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上依據(jù)試驗結(jié)果畫出的圖．(1)圖乙中的F與F′兩力中，方向肯定沿AO方向的是F′.(2)在試驗中，假如只將細繩換成橡皮條，其他步驟沒有變更，那么試驗結(jié)果是否會發(fā)生變更？答：不變．(選填“變”或“不變”)(3)本試驗采納的科學方法是(B)A．志向試驗法B．等效替代法C．限制變量法D．建立物理模型法解析：(1)圖乙中F′是用一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力的圖示，其方向肯定沿AO方向．(2)因為探討對象是一端固定在A點的橡皮條，只要將其沿AO方向把結(jié)點拉到O點，產(chǎn)生的效果就相同．因此，將細繩換成橡皮條，其他步驟不變，試驗結(jié)果不會發(fā)生變更．(3)F與F′都能將橡皮條的結(jié)點拉到O點，產(chǎn)生的效果相同．通過比較F與F′來驗證平行四邊形定則的正確與否，就試驗的思想方法來看屬于等效替代法．11.如圖所示，勁度系數(shù)為k1＝100N/m的彈簧A上端固定在光滑木板的頂端，木板豎直放置，彈簧A下端懸掛質(zhì)量為m＝2kg的物體P，P下面通過勁度系數(shù)為k2＝200N/m的彈簧B懸掛另一質(zhì)量也為m＝2kg的物體Q.P、Q輕靠在木板左側(cè)，整個裝置靜止后，將木板繞其下端沿順時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)60°.穩(wěn)定后，P、Q相對木板頂端移動的距離各為多少？(g取10m/s2)解析：應用整體法受力分析，依據(jù)胡克定律求上面彈簧的長度，然后應用隔離法對Q受力分析，依據(jù)胡克定律求下面彈簧的長度；同理，將木板繞其下端沿順時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)60°后，分別對整體和Q進行受力分析即可．木板豎直時對物體P有：k1x1＝2mg代入數(shù)據(jù)解得：x1＝0.4m對物體Q有：k2x2＝mg代入數(shù)據(jù)解得：x2＝0.1m木板旋轉(zhuǎn)后對物體P有：k1x′1＝2mgsin30°代入數(shù)據(jù)解得：x′1＝0.2m同理對物體Q有：k2x′2＝mgsin30°代入數(shù)據(jù)解得：x′2＝0.05m所以P相對木板頂端移動的距離：xP＝x1－x′1＝0.2mQ相對木板頂端移動的距離：xQ＝xP＋x2－x′2＝0.25m答案：0.2m0.25m12．如圖所示，用繩AC和BC吊起一個重50N的物體，兩繩AC、BC與豎直方向的夾角分別為30°和45°，求繩AC和BC對物體的拉力．解析：以C為原點建立直角坐標系，設x軸水平，y軸豎直，在圖上標出FAC和FBC在x軸和y軸上的分力，即FACx＝FACsin30°＝eq\f(1,2)FACFACy＝FACcos30°＝eq\f(\r(3),2)FACFBCx＝FBCsin45°＝eq\f(\r(2),2)FBCFBCy＝FBCcos45°＝eq\f(\r(2),2)FBC在x軸上，F(xiàn)ACx與FBCx大小相等，即eq\f(1,2)FAC＝eq\