高中物理人教版第三章相互作用4力的合成 第3章

第三章4基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(河北省唐山一中2023～2023学年高一上学期期中)一个体操运动员在水平地面上做倒立动作，下列哪个图中沿每支手臂向下的力最大eq\x(导学号99684400)(D)解析：由力的合成知，合力一定时夹角越大分力越大，夹角越小时分力越小，故选项D正确。2．两个共点力同向时合力为a，反向时合力为b，当两个力垂直时合力大小为eq\x(导学号99684401)(B)A．eq\r(a2＋b2) B．eq\r(a2＋b2/2)C．eq\r(a＋b) D．eq\r(a＋b/2)解析：假设两个力分别为F1，F2，则：同向时：F1＋F2＝a，①反向时：F1－F2＝b，②当两力垂直时：F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))，③由①②得：F1＝(a＋b)/2，F2＝(a－b)/2，代入③得：F＝eq\r(a2＋b2/2)。B正确。3．(河北省邯郸市大名一中2023～2023学年高一下学期开学检测)架在A、B两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应，电线呈现如图所示的两种形状。下列说法中正确的是eq\x(导学号99684402)(B)A．夏季电线对电线杆的拉力较大B．冬季电线对电线杆的拉力较大C．夏季、冬季电线对电线杆的拉力一样大D．夏季、冬季电线杆对地面的压力不一样大解析：由于夏天气温较高，电线的体积会膨胀，两杆正中部位电线下坠的距离h变大，则电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角θ变小，所以两电线杆处的电线弹力与冬天相比是变小的，电线杆上的电线的质量一定，受力平衡，夏季、冬季杆对地面的压力相等，所以选项A、C、D错误，B正确，故选B。4.(吉林省松原市油田高中2023～2023学年高一上学期期中)如图所示，一运送救灾物资的直升机沿水平方向匀速飞行，已知物资的总质量为m，吊运物资的悬索与竖直方向成θ角，设物资所受的空气阻力为Ff，悬索对物资的拉力为FT，重力加速度为g，则eq\x(导学号99684403)(BC)A．Ff＝mgsinθ B．Ff＝mgtanθC．FT＝eq\f(mg,cosθ) D．FT＝eq\f(mg,tanθ)解析：以物资为研究对象，分析受力情况：重力mg、悬索对物资的拉力FT，空气阻力Ff，如图：根据平衡条件得知：mg与Ff的合力与FT大小相等，方向相反，如图，则有：Ff＝mgtanθ，FT＝eq\f(mg,cosθ)，故选B、C。5．三个力，F1＝3N，F2＝7N，F3＝9N，关于三个力的合力，下列说法正确的是eq\x(导学号99684404)(BC)A．三个力的合力的最小值为1NB．三个力的合力的最大值为19NC．三个力的合力可能为9ND．三个力的合力不可能为3N解析：由于F1与F2的合力范围为4N≤F12≤10N，包含F3＝9N，故三个力的合力的最小值可以为0，合力的最大值为19N，故A、D错误，B、C正确。二、非选择题6．(内蒙古鄂尔多斯一中2023～2023学年高一上学期期末)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。eq\x(导学号99684405)(1)如图(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_静止__时电子秤的示数F；(2)如图(b)，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、_三细线的方向__和电子秤的示数F1；(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使_结点O的位置__和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2；(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若_F和F′在误差范围内重合__，则平行四边形定则得到验证。解析：(1)要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F；(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1；(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2；(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证。7．如图所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中一人用了450N的拉力，另一个人用了600N的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是90°，求它们的合力。eq\x(导学号99684406)答案：750N，与较小拉力的夹角为53°解析：1.作图法如图所示，设定单位长度表示150N的力，用一个点O代表牌匾，两拉力之间的夹角为90°，依题意作出力的平行四边形。用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍，故合力大小为F＝150×5N＝750N，用量角器量出合力F与F1的夹角θ＝53°。2．计算法设F1＝450N，F2＝600N，合力为F。由于F1与F2间的夹角为90°，根据勾股定理得F＝eq\r(4502＋6002)N＝750N，合力F与F1的夹角θ的正切tanθ＝eq\f(F2,F1)＝eq\f(600,450)＝eq\f(4,3)，所以θ＝53°。能力提升一、选择题(单选题)1．两个共点力F1和F2的大小不变，它们的合力F跟两力F1、F2之间的夹角θ的关系如图所示，则合力F大小的范围是eq\x(导学号99684407)(D)A．0～1N B．1N～3NC．1N～5N D．1N～7N解析：由图象可得：θ＝π时，|F1－F2|＝1N；θ＝π时，eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝5N，解得F1＝3N，F2＝4N，故合力F的范围是1N≤F≤7N。故D正确。2．如图所示，AB是半圆的直径，O为圆心，P点是圆上的一点，在P点作用了三个共点力F1、F2、F3。若F2的大小已知，则这三个力的合力为eq\x(导学号99684408)(C)A．F2 B．2FC．3F2 D．4解析：由几何知识知，力F1与F3垂直，以F1、F3为邻边作平行四边形，如图所示，则F1、F3的合力大小为PC代表的线段，由于eq\x\to(PC)＝2eq\x\to(PO)，即PC代表的力等于2F2，故三个力的合力为3F2，C正确。3．(江苏省徐州一中2023～2023学年高一上学期期中)用质量为M的吸铁石，将一张质量为m的白纸压在竖直固定的磁性黑板上，某同学沿着黑板面，用水平向右的恒力F轻拉白纸，白纸未移动，则此时黑板对白纸的摩擦力的大小为eq\x(导学号99684409)(D)A．F B．mgC．eq\r(F2＋mg2) D．eq\r(F2＋Mg＋mg2)解析：由题意可知，整体受向下的重力、向右的拉力的作用，二力的合力为F合＝eq\r(F2＋Mg＋mg2)；由力的平衡条件可知，摩擦力应与合力大小相等，方向相反；故选D。4．(沈阳二中2023～2023学年高一上学期检测)射箭是奥运会比赛项目之一，如图甲为选手射箭场景。已知弓的顶部跨度为l，弦均匀且弹性良好，其自由长度为l。发射时弦和箭可等效为图乙的情景，假设弓的跨度保持不变，即箭在弦的正中间，弦夹住类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去。已知弦的劲度系数为k，发射箭时弦的最大长度为eq\f(5,4)l(弹性限度内)，则箭被发射瞬间所受的最大弹力为(设弦的弹力满足胡克定律)eq\x(导学号99684410)(C)A．kl B．eq\f(16,15)klC．eq\f(3,10)kl D．2kl解析：弦的张力F＝k(eq\f(5,4)l－l)＝eq\f(1,4)kl，由力的合成得弦对箭的合力F′＝2Fcosθ＝2Feq\f(3,5)＝eq\f(3,10)kl，故C选项正确。二、非选择题5．(昌乐二中2023～2023学年高一上学期检测)将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，两根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为N的弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如下图所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出。eq\x(导学号99684411)(1)由图中可读得两个相互垂直的拉力大小分别是_由图读出水平测力计示数为N和_竖直测力计示数为N。(只需读到N)(2)在本题的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。答案：(2)作图如下图所示6．(杭州二中2023～2023学年高一上学期期中)薇薇老师课间在办公室玩转健身球，现将薇薇老师的手掌和健身球简化成如图所示的模型。假设每个健身球质量为280g，直径d＝50