2023届高考物理一轮复习导学案:专题5 力的合成与分解(Word版含答案)

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2023届高考物理一轮复习导学案:专题5 力的合成与分解(Word版含答案)

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2023年高考一轮复习专题5 力的合成与分解
考点梳理
1.合力与分力
(1)定义:如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力.
(2)逻辑关系:合力和分力是一种等效替代关系.
2.共点力:作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力.
3.力的合成的运算法则
(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线(在两个有向线段F1、F2之间)就表示合力的大小和方向,如图甲所示.
(2)三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出,把F1、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图乙所示.
4.矢量和标量
(1)矢量:既有大小又有方向的量.相加时遵循平行四边形定则.
(2)标量:只有大小没有方向的量.求和时按算术法则相加.
5.力的分解
(1)概念:求一个力的分力的过程.
(2)遵循的原则:平行四边形定则或三角形定则.
(3)分解的方法
①按力产生的实际效果进行分解.
②正交分解法.
思考:合力一定大于分力吗?
答案 合力可能大于分力,也可能等于或小于分力.
方法提炼
1.力的三角形法则:(1)如三个力首尾相连组成一个闭合的三角形,则三个力的合力为零.(2)两个力首尾相接作为三角形的两个边,则第三边就是二力的合力.
2.合力一定,一分力F1的方向一定时,当另一分力F2的方向与F1垂直时,F2取得最小值.
[考点分析]
考点一 力的合成方法及合力范围的确定
1.共点力合成的方法
(1)作图法
(2)计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力.
2.合力范围的确定
(1)两个共点力的合力范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2,即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小.当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两个力同向时,合力最大,为F1+F2.
(2)三个共点力的合成范围
①最大值:三个力同向时,其合力最大,为Fmax=F1+F2+F3.
②最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即Fmin=0;如果不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值,即Fmin=F1-|F2+F3|(F1为三个力中最大的力).
特别提醒 1.二个分力一定时,夹角θ越大,合力越小.
2.合力一定,二等大分力的夹角越大,二分力越大.
3.合力可以大于分力,等于分力,也可以小于分力的大小.
考点二 力的分解方法
1.力的效果分解法
(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;
(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形;
(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小.
下表是高中阶段常见的按效果分解力的情形.
实例 分解思路
拉力F可分解为水平分力F1=Fcos α和竖直分力F2=Fsin α
重力分解为沿斜面向下的力F1=mgsin α和垂直斜面向下的力F2=mgcos α
重力分解为使球压紧挡板的分力F1=mgtan α和使球压紧斜面的分力F2=
重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1=mgtan α和使球拉紧悬线的分力F2=mg/cos α
小球重力分解为使物体拉紧AO线的分力F2和使物体拉紧BO线的分力F1,大小都为F1=F2=
拉力分解为拉伸AB的分力F1=mgtan α和压缩BC的分力F2=
2.按问题的需要进行分解
(1)已知合力F和两个分力的方向,可以唯一地作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的.
(2)已知合力F和一个分力的大小与方向,力F的分解也是唯一的.
(3)已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小,对力F进行分解,
则有三种可能(F1与F的夹角为θ).如图所示:
①F2②F2=Fsin θ或F2≥F时有一组解. 图5
③Fsin θ考点三 正交分解法
1.定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.
2.建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.
3.分解方法:物体受到多个作用力F1、F2、F3…,求合力F时,
可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解,如图所示.
x轴上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…
y轴上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…
合力大小:F=
合力方向:与x轴夹角为θ,则tan θ=.
[题型训练]
一.选择题(共13小题)
1.(2022 西城区校级三模)体育课上某同学做引体向上。他两手握紧单杠,双臂竖直,身体悬垂;接着用力上拉使下颌超过单杠(身体无摆动);然后使身体下降,最终悬垂在单杠上。下列说法正确的是(  )
A.若增大两手间的距离,最终悬垂时手掌受到单杠的弹力变大
B.若增大两手间的距离,最终悬垂时手掌受到单杠的弹力不变
C.在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力
D.在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力
2.(2022 渝北区校级模拟)车载手机支架是一种非常实用的小工具,可将其简化成相互垂直的斜面AB和斜面BC(如图),斜面BC与水平面的夹角为θ,质量为m的手机在两个斜面之间保持静止,重力加速度为g。将重力沿AB、BC方向分解,则沿斜面AB的分力大小为(  )
A.mgsinθ B.mgcosθ C. D.
3.(2022 麒麟区校级三模)如图所示,高考倒计时数字贴通过磁性贴在金属板上,时刻提醒着同学们高考在即,关于吸在金属板上的某个数字贴受力情况,下列说法正确的是(  )
A.数字贴受到三个力的作用
B.数字贴磁性越强越不容易取下,故磁性越强的数字贴受的摩擦力越大
C.金属板对数字贴的磁力和金属板对数字贴的弹力是一对平衡力
D.数字贴对金属板的磁力与金属板对数字贴的弹力是一对相互作用力
4.(2022 兴庆区校级四模)如图所示,竖直墙壁O处用光滑铰链铰接一轻质杆的一端,杆的另一端固定小球(可以看成质点),轻绳的一端悬于P点,另一端与小球相连。已知轻质杆长度为R,轻绳的长度为L,且R<L<2R。A、B是墙上两点,且OA=OB=R。现将轻绳的上端点P沿墙壁缓慢下移至A点,此过程中轻绳对小球的拉力F1及轻质杆对小球的支持力F2的大小变化情况为(  )
A.F1和F2均增大
B.F1保持不变,F2先增大后减小
C.F1和F2均减小
D.F1先减小后增大,F2保持不变
5.(2022 河南模拟)拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图所示),拖杆可转动,其与竖直方向的夹角θ可以在0到90°之间变化,拖杆对拖把头的作用力可视为沿杆方向。关于拖把头的受力,下列说法正确的是(  )
A.若推动拖杆,拖把仍然静止,则拖把头所受合外力一定为0
B.不论θ为多少,只要推力足够大,就一定能推动拖把
C.推动拖杆使拖把匀速向前运动,则此时拖把头所受的合外力方向与运动方向一致
D.推动拖杆使拖把匀速向前运动,拖杆与竖直方向的夹角θ越小,则拖把头所受的滑动摩擦力越小
6.(2022 襄城区校级模拟)如图所示,一可视为质点的小球用两根不可伸长的轻质细线OA和OB连接后挂在天花板和墙上,AOM水平,OB倾斜,ON竖直,A、B、O、M、N各点在同一竖直平面内。现对小球施加一大小恒定、方向由OM逐渐变化至ON方向的力F,则此过程中,两细线上的拉力大小变化情况为(  )
A.细线OA上的拉力先增大后减小
B.细线OA上的拉力一直减小
C.细线OB上的拉力先增大后减小
D.细线OB上的拉力一直减小
7.(2022 密云区一模)现代人经常低头玩手机,这会使颈椎长期受压,可能引发颈椎病。人低头时,可粗略认为头受重力G,肌肉拉力F1和颈椎支持力F2。如图所示,某同学低头看手机时头颈弯曲与竖直方向成60°,此时肌肉对头的拉力F1约为头重的4倍,F2沿图中虚线方向,依据上述信息估算此时颈椎受到的压力F的可能值(  )
A.G<F<4G B.F=4G C.4G<F<5G D.F>5G
8.(2022 济宁二模)如图所示,为一种倾斜放置的装取台球的装置,圆筒底部有一轻质弹簧,每个台球的质量为m,半径为R,圆筒直径略大于台球的直径.当将筒口处台球缓慢取走后,又会冒出一个台球,刚好到达被取走台球的位置.若圆筒与水平面之间的夹角为θ,重力加速度为g,忽略球与筒间的摩擦力.则弹簧的劲度系数k的值为(  )
A. B. C. D.
9.(2022 密云区一模)“八字刹车”是初级双板滑雪爱好者一项非常重要的技术,用“八字刹车”在水平雪面上滑行时的滑行姿态如图1所示,其减速原理很复杂,但可简化为图2(图1中左边雪板的受力情况)所示。实际滑行时,可通过脚踝“翻转”雪板,使雪板以内刃AB为轴,外刃CD向上翻转,使得两雪板之间夹角为2α,雪板与雪面成β角。此时雪面对雪板的总作用力F可近似认为垂直于雪板所在平面ABCD,其水平、竖直分量分别记为Fx、Fy,其中Fx垂直于AB边,这个分力可以帮助运动员做减速运动。不计空气阻力和一切其他的摩擦,下列说法正确的是(  )
A.其他条件不变的情况下,α角越小,减速效果越好
B.其他条件不变的情况下,β角越小,减速效果越好
C.滑行动作和姿态相同时,质量大的运动员减速效果更好
D.滑行动作和姿态相同时,质量不同的运动员减速效果相同
10.(2022 山西一模)如图所示,质量均为m的小球a、b可视为质点,两小球用轻质细线相连并悬挂于O点。现用一劲度系数为k的轻质弹簧对a球施加一拉力,使整个装置处于静止状态,若保持Oa与竖直方向的夹角α=30°不变,重力加速度为g,则弹簧形变量的最小值为(  )
A. B. C. D.
11.(2022 昆都仑区校级一模)歼﹣20战斗机上安装了我国自主研制的矢量发动机,能够在不改变飞机飞行方向的情况下通过转动尾喷口方向来改变推力的方向,使战斗机拥有优异的飞行性能。某次飞机沿水平方向超音速匀速巡航时,空气对飞机产生的竖直向上的升力(不含尾喷口推力)与水平阻力之比为。已知飞机重力为G,为使飞机实现节油巡航模式,尾喷口产生的最小推力大小为(  )
A. B. C. D.
12.(2022 疏勒县一模)如图所示,倾角为θ=37°的斜面固定放置在水平面上,斜面上有一个质量为m的物块,对物块施加一水平向左的力F,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,动摩擦因数为,sin37°=0.6,cos37°=0.8。物块可看成质点,重力加速度为g,要保证物块不向上滑动,所施加水平向左的力F大小不能超过(  )
A.mg B.mg C.mg D.2mg
13.(2022 房山区一模)某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。将弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,弹簧测力计B的挂钩处系一细线,把细线的另一端系在弹簧测力计A下端细线上的O点处,手持弹簧测力计B水平向左拉,使O点缓慢地向左移动,且总保持弹簧测力计B的拉力方向不变,不计弹簧测力计所受的重力,两弹簧测力计的拉力均不超出它们的量程,则弹簧测力计A、B的示数FA、FB的变化情况是(  )
A.FA一直减小,FB一直增大
B.FA一直增大,FB一直增大
C.FA一直增大,FB先增大后减小
D.FA先减小后增大,FB一直增大
二.实验题(共5小题)
14.(2022 海拉尔区校级四模)小明同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上铺有白纸,上面固定两个光滑的定滑轮A和B,三根细绳打一个结点O,且所有钩码完全相同,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,实验不能完成的是    ;
A.钩码的个数N1=N2=2,N3=3
B.钩码的个数N1=3,N2=5,N3=4
C.钩码的个数N1=N2=N3=5
D.钩码的个数N1=3,N2=1,N3=5
(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是    。
A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B.用量角器量出三段绳子之间的夹角
C.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
D.用天平测出钩码的质量
15.(2022 浦东新区模拟)两位同学一起做“研究共点力的合成”实验。
(1)实验采用的主要科学方法是    ;
(A)理想实验法
(B)等效替代法
(C)控制变量法
(D)模拟研究法
(2)他们的实验操作的部分步骤如下,老师指出①、②步骤中各有一处存在遗漏。
①一位同学直接取用图(a)的两个弹簧测力计分别钩住绳套,平行于图板互成角度地拉伸橡皮筋使结点至P点(示意图如(b)),另一同学记录下P点位置、两测力计对应拉力F1、F2的大小和方向。
②再用一只弹簧测力计,通过一个细绳套拉伸橡皮筋使其伸长相同长度,记录测力计的示数F′和细绳的方向,并按同一标度作出F′的图示。
请说明①步骤中遗漏的内容    ;②步骤中遗漏的内容    。
(3)两同学怀疑实验中的橡皮筋会因多次拉伸而弹性发生变化,于是设计如下实验来探究:将钉有白纸的图板竖直固定,橡皮筋上端固定于O点,一个细绳套上挂一重物,用与白纸平行的水平力拉另一细绳套,缓慢移动结点,在白纸上记录下结点的轨迹,如图(c)中“轨迹1”所示。
把橡皮筋多次拉伸后,重复实验,在同一张纸上记录下结点的轨迹2,如图所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则两次实验中橡皮筋分别被拉到a、b时,橡皮筋拉力的方向    (选填“相同”或“不同”),由此推断拉力的大小Fa   Fb(选填“>”、“<”或“=”)。
16.(2022 大武口区校级四模)某同学利用三根相同的轻质弹簧通过图甲装置验证“力的平行四边形定则”,其实验操作如下:
①弹簧1自然下垂时用刻度尺测量弹簧1的长度L0;
②弹簧2和3与弹簧1下端挂在一起,并用力拉2、3的另一端,如图乙所示,使弹簧1的下端在O点,在纸上标记O点的位置和弹簧2、3轴线所在直线,并测量相关量;
③根据②中测得的量作出弹簧1、2、3的拉力的图示。
请回答下列问题:
(1)为了验证“力的平行四边形定则”,   (选填“需要”或“不需要”)测量弹簧的劲度系数,步骤②中需要直接测量的量为    ;
(2)若步骤③中弹簧2、3共同作用时合力的理论值为F,弹簧1弹力的测量值为F1,在实验误差允许范围内满足关系式    时,可验证力的平行四边形定则成立。
17.(2022 朝阳区校级模拟)某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”,实验装置如图甲所示.其中A为固定橡皮条的图钉,OB和OC为细绳。
(1)本实验中两次拉橡皮条的过程,主要体现的科学方法是    。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.建立物理模型法
(2)在做本实验时,下列操作中错误的是    。
A.同一次实验过程中O点位置不允许变动
B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度
C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮调另一端拉到O点
D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹角应取90°,以便于算出合力的大小
(3)某一次实验中,用一个弹簧测力计拉橡皮条使橡皮条与细绳的结点到达O点,弹簧测力计的示数如图乙所示,此时橡皮条的弹力大小为    N。
(4)根据实验数据,该同学画出如图丙所示的图,图中    是F1、F2合力的理论值(填“F”或“F′”)。
(5)实验中,如果将细绳换成橡皮筋,O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧秤的读数,所以实验结果    发生变化(选填“会”或“不会”)。
(6)实验结束后,小明同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系”,绘出如图丁所示图像,则弹簧测力计的劲度系数为    N/m。
18.(2022 巢湖市模拟)某实验小组用如图所示装置探究力的合成与分解。木板上固定一张画有角度刻度线的白纸,调节木板竖直且零刻度线水平,轻质弹簧测力计a和b通过细线连接系于O点,其下端用细线挂一重物Q,使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数,并在白纸上记录O点的位置和细线的方向。
(1)图中弹簧测力计a的示数为    N;
(2)初始连接弹簧测力计a的细线与60°重合,连接弹簧测力计b的细线处于水平,现让弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动,保持结点在圆心O处、两弹簧测力计间的夹角不变,直到连接弹簧测力计a的细线方向水平为止,此过程中弹簧测力计a的示数    、弹簧测力计b的示数    。(均选填“变大”“不变”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”)
参考答案与试题解析
一.选择题(共13小题)
1.【解答】解:AB、对人进行受力分析,两臂的拉力、人的重力三力平衡,两臂的拉力在竖直方向与人的重力是一对平衡力。对人的手进行受力分析,可知手受到手臂的拉力、单杠的弹力与摩擦力,在竖直方向上,单杠对手的弹力与手臂的拉力是一对平衡力,可知最终悬垂时两只手掌受到单杠的弹力和和始终与人的重力是大小相等的,所以若增大两手间的距离,最终悬垂时手掌受到单杠的弹力不变,故A错误,B正确;
C、在上升过程中,先加速上升、后减速上升,先超重后失重,单杠对人的作用力先大于人的重力后小于人的重力,故C错误;
D、在下降过程中,先加速下降、后减速下降升,先失重后超重,单杠对人的作用力先小于人的重力后大于人的重力,故D错误;
故选:B。
2.【解答】解:图中已将手机的重力分解,由图结合三角函数关系可得沿斜面AB的分力大小Gx=mgcosθ,故B正确,ACD错误。
故选:B。
3.【解答】解:A.数字贴受到重力、磁铁吸力、支持力、摩擦力四个力的作用,故A错误;
B.因为数字贴受力平衡,则在竖直方向上数字贴受的摩擦力为静摩擦力等于重力,故摩擦力不变,故B错误;
C.金属板对数字贴的磁力和金属板对数字贴的弹力等大反向,作用于数字贴上是一对平衡力,故C正确,
D.数字贴对金属板的磁力和金属板对数字贴的磁力是一对相互作用力,D错误。
故选:C。
4.【解答】解:小球受重力、细线的拉力和支持力,由于平衡,三个力可以构成矢量三角形,如图所示:
根据平衡条件,该力的矢量三角形与几何三角形POC相似,则有
解得:
当P点下移时,PO减小,L、R不变,故F1增大,F2增大。故A正确,BCD错误;
故选:A。
5.【解答】解:AC.拖把静止或者匀速向前运动时,拖把头所受合外力均一定为0,故A正确,C错误;
B.拖把头受到重力、支持力、推力和摩擦力处于平衡,设沿拖杆方向用大小为F的力推拖把,拖把与地的摩擦因数为μ。将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,按平衡条件有,竖直方向Fcosθ+mg=N①
水平方向Fsinθ=f②
式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力。滑动摩擦力为f=μN③
若不管沿拖杆方向用多大的力不能使拖把从静止开始运动,应有Fsinθ≤μN④
联立①④式得⑤
现考虑使上式成立的θ角的取值范围。注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时极限为零
有sinθ﹣μcosθ≤0⑥
取临界角θ0,有tanθ0=μ⑦
故当满足θ≤θ0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把。故B错误;
D.上面①②③式联立可得⑧
求出滑动摩擦力
从上式可知,当θ越小时,拖把头所受的滑动摩擦力越大,故D错误。
故选:A。
6.【解答】解:未施加力F前,将重力沿两细线方向分解,如图甲所示可知
TA=G1,TB=G2
外加方向顺时针改变方向的力F后,采用画圆法将F沿两细线方向分解,如图乙所示,F1先增加后减小,F2一直增大,细线OA上的拉力
T′A=G1+F1
细线OB上的拉力
T′B=G2+F2
细线OA上的拉力大小先增大后减小,细线OB上的拉力大小一直增大,故A正确,BCD错误。
故选:A。
7.【解答】解:选人的头部作为研究对象,对其受力分析,受力分析如图所示,做出力的矢量三角形,在三角形中,由几何知识可知,大角对大边,所以F2大于4G,两边之和大于第三边,
所以F2<5G,颈椎受到的压力与颈椎对头的支持力F2属于作用力与反作用力,故4G<F<5G,故C正确,ABD错误;
故选:C。
8.【解答】解:缓慢取走,说明台球处于动态平衡,合力为零,每取走一个台球,弹簧的弹力变化大小为mgsinθ,每个台球的位移为2R,根据胡克定律F=kx,所以ΔF=kΔx
代入得mgsinθ=k 2R,所以k,故A正确,BCD错误。
故选:A。
9.【解答】解:A、两边雪板对人的支持力垂直于雪板斜向人体后方,两边支持力的夹角近似与2a互补,减小a角,两边支持力夹角变大,合力变小,向后方的分力也变小,减速效果变差。故A错误;
B、减小β角,雪板更为水平,雪板对人的支持力往上偏移,向上的分力等于重力不变,水平方向的分力变小,减速效果变差。故B错误;
CD、mgtanθ=ma,agtanθ,减速效果只与夹角有关,跟运动员质量无关。故C错误,D正确。
故选:D。
10.【解答】解:以小球ab为研究对象,分析受力,作出F在几个方向时整体的受力图如图,
根据平衡条件得知:F与T的合力与整体重力3mg和总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,
F的最小值为:Fmin=2mgsinθ=mg
根据胡克定律:Fmin=kxmin,
所以:xmin
故ABD错误,C正确;
故选:C。
11.【解答】解:飞机受到重力G、发动机推力F1、升力F2和空气阻力f,重力的方向竖直向下,升力F2的方向竖直向上,空气阻力f的方向与F2垂直,如图
歼﹣20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航,则有水平方向Fx=f
竖直方向F2+Fy=G
其中F2
解得Fy=G
则FFF25f2﹣2Gf+G2
结合数学知识可知F表达式为开口向上,对称轴为f
的抛物线,即当f时,F取得最小值,将其代入F表达式,
解得Fmin,故ABC错误,D正确
故选:D。
12.【解答】解:物块恰好不上滑,对物块受力分析,可知摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件得:Fcosα﹣f﹣mgsin37°=0
垂直于斜面方向,由平衡条件得:mgcos37°+Fsinα=FN
又因为:f=μFN
解得:F=2mg
故ABC错误,D正确。
故选:D。
13.【解答】解:以O点为研究对象,其受力变化如同所示:
由图可知,开始时弹簧A处于竖直状态,其拉力大小等于Mg,B弹簧拉力为零,当O点左移时,弹簧A与竖直方向的夹角在增大,由受力图可知FA变大,FB变大,故ACD错误,B正确。
故选:B。
二.实验题(共5小题)
14.【解答】解:(1)O点受力分析可知,在三力作用下满足平衡状态,故三力大小构成三角形,需满足两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,故D项不满足要求,故ABC正确,D错误;
本题选不能完成实验的,
故选:D。
(2)为了验证力的平行四边形定则,必须做受力分析图,需要明确受力点即标记O点,及力的大小和方向,可以用钩码数量表示力的大小,可以用绳子方向表示力的方向,故BCD错误,A正确。
故选:A。
故答案为:(1)D;(2)A。
15.【解答】解:(1)研究共点力的合成是保证两个力拉橡皮筋的效果和一个力拉橡皮筋的效果相同,故采用了等效替代法,故ACD错误,B正确,故选:B。
(2)两只弹簧测力计使用前指针没有指到零刻度线,则步骤①中遗漏的内容为弹簧测力计使用前应水平调零;
为了保证两次拉动橡皮筋的效果相同,则步骤②的内容遗漏了把橡皮筋的结点拉到同一位置;
(3)过O点作一条直线与轨迹交于ab两点,橡皮筋的拉力沿橡皮筋收缩的方向,即ab方向上,则两次实验中橡皮筋的拉力方向相同。
由于缓慢地移动P,结点始终处于平衡,而所受重力不变,而橡皮筋的拉力方向不变,由力的三角形定则规律可得:Fa、Fb的大小关系为:Fa=Fb。
故答案为:(1)B;(2)①弹簧测力计使用前水平调零、②把橡皮筋的结点拉到同一位置;(3)相同、=
16.【解答】解:(1)三根弹簧相同,弹力大小关系即弹簧伸长量的大小关系,故不需要测量弹簧的劲度系数。
步骤②中需要测量三根弹簧的长度,求得三根弹簧的伸长量,表示弹力大小。
(2)根据共点力平衡原理,弹簧2、3的弹力的合力,在误差允许的范围内,与弹簧1的弹力近似相等,可验证平行四边形定则。
故答案为:(1)不需要,弹簧1、2、3的长度;(2)F=F1
17.【解答】解:(1)实验中要保证一个合力与两个分力效果相同,故本实验采用的是等效替代法。故B正确,ACD错误。
故选:B。
(2)A、要保证力的作用效果相同,同一次实验过程中,O点的位置不允许变动,故A正确;
B、为减小实验误差,在实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤的刻线,故B正确;
C、如果先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条结点拉到O点,弹簧秤可能会超过量程,故C错误;
D、实验中,把橡皮条的结点拉到O点时,为减小实验误差,两秤之间的夹角应适当大些,夹角不必取90°不变,故D错误。
本题选择错误选项,故选:CD。
(3)弹簧测力计分度值为0.1N,则读数为4.00N。
(4)根据实验数据,该同学画出如图丙所示的图,图中F是F1、F2合力的理论值。
(5)实验中,如果将细绳换成橡皮筋,O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧秤的读数,所以实验结果不会发生变化。
(6)根据胡克定律有:F=kΔx,所以图像的斜率表示弹簧的劲度系数。根据图像有弹簧测力计的劲度系数kN/m=200N/m。
故答案为:(1)B;(2)CD;(3)4.00;(4)F;(5)不会;(6)200。
18.【解答】解:(1)弹簧测力计的分度值为0.1N,需要估读到分度值的下一位,则弹簧测力计a 的示数为5.80N;
(2)由题意,根据几何关系,弹簧测力计a、b对O的拉力Fa、Fb以及Q对O的拉力G组成的矢量三角形内接于圆内,如图所示:
可知在弹簧测力计a、b绕O点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中,弹簧测力计a示数变小,弹簧测力计b示数变大。
故答案为:(1)5.80;(2)变小;变大

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