4.1科学探究：力的合成—2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册同步课时训练
一、单选题
1．如图所示，物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力，而保持其余四个力不变，那么这四个力的合力的方向( )
A.指向和之间 B.指向和之间
C.与撤去的方向相反 D.与撤去的方向相同
2．翁卷的《乡村四月》中的“乡村四月闲人少，才了蚕桑又插田”歌颂了劳动之美。一同学在农忙季节帮家里扛稻谷，有一包质量为40kg的稻谷放在田埂上，该同学用100N的力竖直向上抬该包稻谷，取重力加速度大小，这包稻谷受到的合力为( )
A.400N B.0 C.300N D.100N
3．研究两共点力的合成实验中，出合力F随夹角θ变化的规律如图所示，则( )
A.两个分力分别为8N、10N B.两个分力分别为6N、8N
C. D.
4．如图所示，大小分别为、、的三个力恰好围成一个闭合的三角形，且三个力的大小关系是，则下列四个图中，这三个力的合力最小的是( )
A. B.
C. D.
5．一可视为质点的物体放在光滑水平地面上，现在该物体上施加两个水平方向的外力，。已知，合力的最大值为4N，则当两外力所成的夹角为90°时，物体所受合力的最小值为( )
A.1N B.2N C. D.0
6．三个共点力、、作用在物理课本上，其合力大小范围正确的是( )
A. B.
C. D.
7．在“探究弹簧弹力和弹簧形变量之间的关系”、“验证力的平行四边形定则”的实验中经常采用下图所示的实验装置。关于两个实验的说法下列正确的是( )
A.利用甲图进行实验时，应将弹簧水平放置于桌面上测量原长
B.利用乙图进行实验时，为了减小误差，橡皮绳AO应选择劲度系数较大的进行实验
C.“验证力的平行四边形定则”一组实验中，需要保证每次橡皮绳节点O都在同一位置是为了控制变量
D.根据合力跟分力的关系，在乙图所示位置稳定时，两弹簧的合力一定与AO在同一条直线上
8．“力的合成的平行四边形定则”实验中体现的物理思想方法是( )
A.控制变量的方法 B.等效替代的方法
C.建立物理模型的方法 D.取微元的方法
9．两个大小相等的共点力，当它们间的夹角为120°时，合力大小为F，则当它们间夹角为90°时，合力大小为( )
A.F B. C.2F D.
10．弩是利用张开的弓弦急速回弹形成的动能，高速将箭射出。如图所示，某次发射弩箭的瞬间，两端弓弦的夹角为90°，弓弦上的张力大小为，则此时弩箭受到的弓弦的作用力大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题
11．下列关于合力和分力的说法，正确的是( )
A.两个力的合力一定比任意一个力大
B.两个大小分别为10N，5N的力的合力可能为6N
C.合力和分力同时作用在物体上
D.若两个力的大小不变，则这两个力的合力大小随着两个力的夹角增大而减小
12．两个共点力大小不同，不共线，它们的合力大小为F，则( )
A.同时增大一倍，F一定增大一倍
B.同时增加也增加
C.增加减少一定不变
D.若中的一个增大，F可能减小
三、填空题
13．若一个物体受多个力的作用，如图所示。六个共面共点力，大小分别为1N，2N，3N，4N，5N，6N，相互之间的夹角均为60°。
（1）它们合力的大小为___________，方向___________。
（2）恰当选择标度，利用作图法证明（1）问中的结论___________。
14．将和的图示进行合成，正方形每一小格边长表示1N，并计算和的合力大小________。
15．某实验小组采用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则，请完成下列操作步骤：
a.在圆形桌面上平铺一张白纸，桌子边缘安装两个可沿桌边滑动的光滑定滑轮，将橡皮筋的一端用图钉固定在圆形桌面上的P点，另一端栓接两个细绳套。
b.使一个绳套跨过光滑定滑轮，挂上5个质量相等的钩码，拉升橡皮筋，记录下结点O的位置和___________。
c.使两个绳套均跨过两光滑定滑轮，分别挂上3个和4个质量相同的钩码，调整滑轮的位置，直至___________，并记录两细绳的方向。
d.以O为起点，分别作出前后两次拉升过程中拉力的图示如图所示，其中为挂3个钩码时对橡皮筋的拉力。
e.如果力的平行四边形定则得到验证，那么图中=___________。
参考答案
1．答案：C
解析：根据共点力的平衡条件可知其余四个力的合力定与等大反向，故撤去力，而保持其余四个力不变，这四个力的合力方向与方向相反，即指向和之间；故C正确、ABD错误。
故选C。
2．答案：B
解析：100N小于稻谷的重力，稻谷仍然静止，处于平衡状态，这包稻谷受到的合力为0。
故选B。
3．答案：B
解析：AB.当两个力方向垂直时，两个力合力为
当两个方向相反时，合力最小，为两个力大小之差即
所以解得这两个分力为8N、6N，选项A错误，B正确；
CD.当两个力方向相同时，合力最大，为两个力大小之和，则有
故CD错误；
故选B。
4．答案：B
解析：A.由图可知，、的合力大小等于，合力方向与的方向相同，故A图合力的大小为；
B.由图可知，、的合力大小等于，合力方向与的方向相反，故B图合力的大小为0；
C.由图可知，、的合力大小等于，合力方向与的方向相同，故C图合力的大小为；
D.由图可知，、的合力大小等于，合力方向与的方向相同，故D图合力的大小为；
又知道，综上所述，故这三个力的合力最小的是B图，ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．答案：C
解析：已知，合力的最大值为4N，则
当两外力所成的夹角为90°时，合力为
根据数学方法可知当N时，F最小为。
故选C。
6．答案： A
解析：当方向相同，与反向时，三个力合力最小为0；三个力同向时合力最大为30N。
故选A。
7．答案：D
解析：A.若放在水平面测量原长会忽略弹簧自身重力，实验过程中是在竖直面进行的，由于弹簧自身还有重力，导致测量果不准确，故A错误；
B.利用乙图进行实验时，为了减小误差，橡皮绳AO应选择劲度系数较小的进行实验，故B错误；
C.一组实验中，保证每次橡皮绳节点O都在同一位置是为了控制变量，使一个力的作用效果和两个力和的作用效果相同，使用了等效替代的思想，故C错误；
D.在乙图所示位置稳定时，O点受力平衡，两弹簧的合力一定与AO在同一条直线上，故D正确。
故选D。
8．答案：B
解析：该实验中，两个力拉绳套和一个力拉绳套时，节点要到同一位置，即要求作用效果相同，故采用了“等效替代”的科学思想方法；
A.控制变量的方法，与结论不相符，选项A错误；
B.等效替代的方法，与结论相符，选项B正确；
C.建立物理模型的方法，与结论不相符，选项C错误；
D.取微元的方法，与结论不相符，选项D错误.
9．答案：B
解析：由题意，设两个相等的共点力大小为F，当它们之间的夹角为120°时合力如图；
由等边三角形的知识可知分力等于合力，大小为F；当这两个力之间的夹角为90°时，由勾股定理得合力大小为
故选B。
10．答案：B
解析：两端弓弦的夹角为90°，弓弦上的张力大小为，则此时弩箭受到的弓弦的作用力大小为
故选B。
11．答案：BD
解析：A.合力和分力是等效关系，合力F的范围为
可知，两个力的合力不一定比任意一个力大。故A错误；
B.同理，两合力范围为
故B正确；
C.合力和分力在作用效果上相等，不是同时作用在物体上。故C错误；
D.根据平行四边形定则，若两个力的大小不变，则这两个力的合力大小随着两个力的夹角增大而减小。故D正确。
故选BD。
12．答案：AD
解析：A.同时增大一倍，即都变为原来的2倍，则合力将变为原来的2倍，即F一定增大一倍，选项A正确；
B.根据平行四边形定则，都增大10N，若方向相同F增加20N；若方向相反，F不变，因不共线，则F增加量应该在0~20N之间，不一定增加，选项B错误；
C.只有方向相同时，增加10N，减少10N，F才一定不变，故C错误；
D.若中的一个增大，（图中的增加）根据平行四边形定则，合力F减小，故D正确。
故选AD。
13．答案：（1）6N；沿5N的力方向（2）
解析：（1）依图现将同一直线上的力合成，4N与1N的合力为3N，方向与4N的力相同；5N和2N的合力为3N，方向与5N的力相同；6N与3N的合力为3N，方向与3N的力相同，再将合成后沿6N和4N方向上的两个3N的力合成，其合力为3N，由几个关系得方向与5N的力方向相同，最后将此3N与合成后沿5N方向上的3N的力进行合成，合力大小为6N，方向与5N的力相同；
（2）如图所示
14．答案：；
解析：合力如图
合力大小为
15．答案：细绳的方向；两次结点O的位置相同；
解析：b.使一根细绳穿过绳套跨过光滑定滑轮，挂上5个质量相等的钩码，拉伸橡皮筋，根据实验原理可知，需要记录合力的大小和方向，所以记录下结点O的位置和细绳的方向；
c.该实验采用等效代替法，因此在用两个绳套拉橡皮筋时，要将两次结点O的位置相同，并记录两细绳的方向；
e.设钩码质量为m；若力的平行四边形定则得到验证，因为O点处于平衡状态，则：
联立解得：。
