探究力的合成规律试卷

探究力的合成规律试卷一、选择题（每题5分，共30分）1.关于力的合成，下列说法正确的是（）A.两个分力的大小之和一定等于合力的大小B.两个分力的大小之差一定等于合力的大小C.合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同D.合力的大小一定大于任意一个分力的大小2.两个大小分别为F₁=3N和F₂=4N的共点力，其合力大小不可能是（）A.1NB.5NC.7ND.8N3.物体在三个共点力F₁、F₂、F₃作用下处于平衡状态，若F₁=5N，F₂=6N，则F₃的大小可能是（）A.0NB.1NC.10ND.12N4.两个共点力的合力为F，若保持其中一个力的大小和方向不变，将另一个力的方向绕作用点旋转θ角（θ<180°），则合力的大小将（）A.一定增大B.一定减小C.可能不变D.与θ角无关5.用平行四边形定则求两个共点力的合力时，下列说法正确的是（）A.平行四边形的对角线一定是合力的大小B.两个分力的夹角越大，合力越大C.两个分力的大小不变时，夹角越小，合力越大D.若两个分力相互垂直，合力的大小可以用勾股定理计算6.在“探究力的合成规律”实验中，下列操作正确的是（）A.拉橡皮筋的细绳应尽可能短B.记录力的方向时，只需记录一个点的位置C.实验中必须保证两个分力的夹角为90°D.每次实验时，橡皮筋的结点必须拉到同一位置二、填空题（每空3分，共30分）7.力的合成遵循________定则或________定则，其中________定则适用于共点力的合成。8.两个大小均为10N的共点力，当它们的夹角为0°时，合力大小为________N；当夹角为180°时，合力大小为________N；当夹角为90°时，合力大小为________N。9.某同学在实验中用两个弹簧测力计拉橡皮筋，记录的分力分别为F₁=3.0N，F₂=4.0N，夹角为60°，则合力的理论值大小为________N（结果保留两位有效数字，cos60°=0.5）。10.三个共点力大小分别为2N、3N、4N，它们的合力最小值为________N，最大值为________N。三、实验题（共20分）11.某实验小组利用图1所示装置探究“力的合成规律”，实验步骤如下：（1）将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端分别系有绳套；（2）用两个弹簧测力计分别拉住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记录________、和；（3）改用一个弹簧测力计拉绳套，使橡皮筋的结点________，记录此时力的大小和方向；（4）在白纸上画出各个力的图示，用________定则求出合力的理论值，并与实际测量值比较。（1）完成上述实验步骤中的空格（每空2分，共10分）；（2）实验中，若两个分力的夹角过大，可能会导致什么问题？（5分）（3）若某次实验中，弹簧测力计的读数准确，但画出的平行四边形的对角线与实际合力方向有偏差，可能的原因是什么？（5分）四、计算题（共20分）12.（10分）质量为m=2kg的物体静止在光滑水平面上，受到两个共点力F₁和F₂的作用，其中F₁=3N，方向水平向东；F₂=4N，方向水平向北。求：（1）物体所受合力的大小和方向；（2）物体的加速度大小（g=10m/s²）。13.（10分）如图2所示，一个重为G=10N的物体悬挂在轻质细绳OA和OB的结点O处，OA与竖直方向的夹角为30°，OB水平。求细绳OA和OB所受的拉力大小（sin30°=0.5，cos30°=√3/2）。五、拓展探究题（共20分）14.（10分）某同学在“探究力的合成规律”实验中，得到了如图3所示的实验结果（F为实际测量的合力，F′为用平行四边形定则求出的理论合力）。（1）分析图中F与F′的偏差，可能的原因有哪些？（至少写出两点）（2）若要减小实验误差，可采取哪些改进措施？15.（10分）日常生活中，力的合成规律有广泛应用。例如，两人共同提一桶水时，两手臂之间的夹角越大，手臂承受的力越大。请结合力的合成规律解释这一现象，并说明在实际操作中应如何减小手臂的负担。参考答案及解析（注：实际试卷中可不提供参考答案，此处仅为示例）一、选择题C解析：合力与分力是等效替代关系，合力的作用效果与分力共同作用效果相同，故C正确；只有当两个分力方向相同时，合力大小才等于分力之和，方向相反时等于分力之差，故A、B错误；合力大小可能小于分力（如两个等大反向的力），故D错误。D解析：合力范围为|F₁-F₂|≤F≤F₁+F₂，即1N≤F≤7N，故D不可能。C解析：三力平衡时，F₃的大小范围为|F₁-F₂|≤F₃≤F₁+F₂，即1N≤F₃≤11N，故C正确。C解析：若两力夹角为θ₁，旋转后夹角为θ₂，当θ₁=60°，θ₂=120°，且两分力大小相等时，合力大小不变，故C正确。CD解析：平行四边形的对角线表示合力的大小和方向，故A错误；分力大小不变时，夹角越大合力越小，故B错误，C正确；垂直分力的合力满足勾股定理，故D正确。D解析：细绳应适当长，便于记录方向，故A错误；需记录两个点确定力的方向，故B错误；夹角可任意选取，故C错误；结点位置相同才能保证作用效果等效，故D正确。二、填空题平行四边形；三角形；平行四边形20；0；10√2（或14.1）6.1（提示：F=√(F₁²+F₂²+2F₁F₂cosθ)=√(3²+4²+2×3×4×0.5)=√37≈6.1N）0；9（提示：三个力可构成封闭三角形时合力为0，最大值为三力之和）三、实验题（1）F₁的大小和方向；F₂的大小和方向；结点O的位置；仍到达O点；平行四边形（2）夹角过大可能导致橡皮筋形变超出弹性限度，或弹簧测力计读数过小，增大测量误差。（3）原因可能包括：①力的方向记录不准确；②弹簧测力计未与木板平面平行；③作图时比例选择不当。四、计算题（1）合力大小F=√(F₁²+F₂²)=5N，方向东偏北θ=arctan(4/3)≈53°；（2）加速度a=F/m=5/2=2.5m/s²。对结点O受力分析，由平衡条件得：OA的拉力Fₐ=G/cos30°=10/(√3/2)=20√3/3≈11.5N，OB的拉力Fᵦ=Gtan30°=10×(√3/3)=10√3/3≈5.8N。五、拓展探究题（1）原因：①记录力的方向时存在误差；②橡皮筋的结点未完全拉到同一位置；③弹簧测力计未校零。（2）措施：①多次测量取平均值；②使用精度更高的弹簧测力计；③确保细绳与木板平面平行。解释：两人提水时，水桶的重力G为合力，两手臂的拉力为分力F₁、F₂。根据平行四边形定则，当两分力夹角θ增大时，分力大小F=G/(2cos(θ/2))，θ越大，cos(θ/2)越小，F越大。措施：减小手臂夹角（如两人靠近），或使用扁担等工具使力的方向更接近竖直，从而减小分力。试卷设计说明本试卷围绕“力的合成规律”核心知识点，覆盖了概念理解、实验操作、数学计算和实际应用，注重对学生物理观念