2020版新教材高中物理 課時素養(yǎng)評價十三 力的合成（含解析）魯科版必修1

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1、課時素養(yǎng)評價十三 力的合成 一、選擇題(本題共6小題，每題4分，共24分) 1.關(guān)于力F2及它們的合力F，下列說法正確的是 (　　) A.合力F一定與F2 共同作用產(chǎn)生的效果相同 B.分力F2一定是同種性質(zhì)的力 C.分力F2不一定是同一物體受到的力 D.分力F2與F是物體同時受到的三個力 【解析】選A。只有同一物體受到的力才能合成，分別作用在不同物體上的力不能合成，C錯誤；合力是對原來幾個分力的等效替代，各分力可以是不同性質(zhì)的力，合力與分力不能同時存在，故A正確，B、D錯誤。 2.如圖所示，某個物體在F1、F2、F3、F4四個力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，若F4的方向沿逆時針轉(zhuǎn)過

2、60°而保持其大小不變，其余三個力的大小和方向均不變，則此時物體所受到的合力大小為 (　　) A. B. C.F4 D.F4 【解析】選C。原來物體靜止，F(xiàn)1、F2、F3和F4四個共點(diǎn)力的合力為零，則F1、F2、F3三個力的合力F′與F4大小相等，方向相反。將F4的方向沿逆時針轉(zhuǎn)過60°時，F(xiàn)4與F′的夾角為120°，則合力大小等于F4。故C正確，A、B、D錯誤。 3.兩個共點(diǎn)力同向時合力為a，反向時合力為b，當(dāng)兩個力垂直時，合力大小 為 (　　) A. B. C. D. 【解析】選B。設(shè)兩個共點(diǎn)力分別為F1、F2，由題意可知，F(xiàn)1+F2=a，F(xiàn)1

3、-F2=b，所以F1=，F(xiàn)2=；兩個力垂直時合力F==，所以B正確，A、C、D錯誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　兩個大小相等的共點(diǎn)力F1和F2，當(dāng)它們夾角為90°時，合力為F，當(dāng)它們的夾角為120°時，合力大小為 (　　) A.2F　　B.F　　C.F　　D.F 【解析】選D。當(dāng)F1、F2夾角為90°時，F(xiàn)==F1，當(dāng)它們的夾角為120°時，合力F合=F1=F，故選D。 4.大小分別是30 N和25 N的兩個力，同時作用在一個物體上，對于合力F大小的估計最恰當(dāng)?shù)氖?(　　) A.F=55 N B.25 N≤F≤30 N C.25 N≤F≤55 N D.5 N≤F≤55 N

4、 【解析】選D。若兩個分力的大小為F1和F2，在它們的夾角不確定的情況下，合力F的大小范圍為|F1-F2|≤F≤F1+F2，所以5 N≤F≤55 N，所以D正確。 5.(2019·荊州高一檢測)F1、F2、F3是作用于同一物體上的三個共點(diǎn)力，已知F1>F2>F3，下列矢量圖中這三個力的合力最大的是 (　　) 【解析】選A。根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則，A中三個力的合力大小為2F1，B中三個力的合力為0；C中三力合力為2F3；D中三力合力也為2F3。F1>F3，故A符合題意。 6.(2019·濟(jì)南高一檢測)每天長時間使用手機(jī)的人容易得頸椎病，如圖所示是一款頸椎牽引器的示意圖，設(shè)人的頭

5、所受重力大小為F，剛好把頭托起時，頸椎對頭支持力為零，牽引帶之間的夾角θ=120°，則每根牽引帶承受的拉力大小為 (　　) A. 　　　　 B.F C.F 　　　　 D.2F 【解析】選B。以人的頭為研究對象，受力分析如圖所示： 由于牽引帶之間的夾角θ=120°，則根據(jù)幾何關(guān)系可知，每根牽引帶承受的拉力大小等于頭部的重力，即T=F，故B正確，A、C、D錯誤。故選B。 二、計算題(本題共2小題，共36分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位) 7.(16分)如圖所示，有五個力作用于同一點(diǎn)O，表示這五個力的有向線段恰分別構(gòu)成一個正六邊形的兩鄰邊和三條對角線。已

6、知F1=10 N，則這五個力的合力大小為多少？ 【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)利用平行四邊形定則，兩兩求合力。 (2)再把求得的合力，合成為五個力的合力。 【解析】解法一：巧用對角線特性。如圖甲所示，根據(jù)正六邊形的特點(diǎn)及平行四邊形定則知：F2與F5的合力恰好與F1重合；F3與F4的合力也恰好與F1重合；故五個力的合力大小為3F1=30 N。 解法二：利用對稱法。如圖乙所示，由于對稱性，F(xiàn)2和F3的夾角為120°，它們的大小相等，合力在其夾角的平分線上，故力F2和F3的合力F23=2F2cos60°=2(F1cos60°)cos60°==5 N。同理，F(xiàn)4和F5的

7、合力也在其角平分線上，由圖中幾何關(guān)系可知：F45=2F4cos30°=2(F1cos30°)cos30°=F1=15 N。故這五個力的合力F=F1+F23+F45=30 N。 答案：30 N 8.(20分)如圖所示，一條小船在河中向正東方向行駛，船上掛起一風(fēng)帆，帆受側(cè)向風(fēng)作用，風(fēng)力大小F1為100 N，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(fēng)力F1和繩子拉力F2的合力F的大小及繩子拉力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× N=

8、50 N F2=F1sin30°=100× N=50 N。 答案：50 N　50 N 9.(6分)兩個共點(diǎn)力，一個是40 N，另一個等于F，它們的合力是100 N，則F的大小可能是 (　　) A.20 N　　　　 B.40 N C.80 N D.160 N 【解析】選C。兩力合成時，合力隨夾角的增大而減小，當(dāng)夾角為零時合力最大，夾角180°時合力最小，并且F1+F2≥F合≥|F1-F2|；故140 N≥F≥60 N，所以可能的是C。 10.(6分)如圖所示，一個物體受F1和F2兩個互相垂直的共點(diǎn)力作用，其中 F1=6 N，F(xiàn)2=8 N。這兩個力的合力大小為 (　　)

9、 A.2 N B.10 N C.14 N D.48 N 【解析】選B。F1、F2是兩個互相垂直的共點(diǎn)力，根據(jù)勾股定理有：F== N=10 N。所以B正確，A、C、D錯誤。 11.(6分)某同學(xué)用垂直懸掛法鍛煉身體，如圖，則下列說法正確的是 (　　) A.手指受到的作用力，圖甲大于圖乙 B.手指受到的作用力，圖甲小于圖乙 C.手臂受到的作用力，圖甲大于圖乙 D.手臂受到的作用力，圖甲小于圖乙 【解析】選D。對人受力分析且由平衡可知，兩種情況下，手指受到的作用力大小都等于人的重力大小，故A、B錯誤；兩手臂的合力與人的重力大小相等，由題圖可知，甲圖兩手臂的夾角較小

10、，所以每一條手臂受到的作用力較小，故C錯誤，D正確。 12.(22分)如圖所示，一名騎獨(dú)輪車的雜技演員在空中鋼索上表演，如果演員和獨(dú)輪車的總質(zhì)量為80 kg，兩側(cè)的鋼索互成150°夾角，求鋼索所受拉力有多大？(cos 75°=0.259，g取10 N/kg) 【解析】設(shè)鋼索的拉力大小為F，則演員兩側(cè)的鋼索的合力與演員和獨(dú)輪車的總重力等大反向。作出拉力與其合力的平行四邊形為一菱形，如圖所示。 據(jù)幾何知識可知=Fcos 75° 所以拉力F==N≈1 544 N 答案：1 544 N 【總結(jié)提升】求解三種特殊情況下兩個共點(diǎn)力合力的方法 在力的合成計算法中，經(jīng)常會遇到以下三種特

11、殊情況，其求解方法如下： (1)當(dāng)兩個分力F1、F2互相垂直時，如圖甲，合力F=，合力與其中一個分力F1的夾角為φ，由三角形知識知：tanφ=，由此可確定合力的方向。 (2)兩個夾角為θ、大小相等的力的合成，如圖乙所示，作出的平行四邊形為菱形，利用其對角線互相垂直的特點(diǎn)，可得直角三角形，解直角三角形求得合力F′=2Fcos，合力與每一個分力的夾角都等于。 (3)夾角為120°的兩個等大的力的合成，如圖丙所示，實(shí)際上是(2)中的特殊情況：F′=2Fcos=2Fcos =F，即合力的大小等于每一個分力，合力與每一個分力的夾角均為60°。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　有兩個大小不變的共點(diǎn)力F1和F2，它們合力的大小F合隨兩力夾角的變化情況如圖所示，則兩力的大小分別為多少？ 【解析】當(dāng)兩力夾角為0時，F(xiàn)合=F1+F2，得到F1+F2=12 N；當(dāng)兩力夾角為π時，得到F1-F2=4 N(設(shè)F1>F2)，解得F1=8 N，F(xiàn)2=4 N。 答案：8 N　4 N - 8 -