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課時訓(xùn)練13　力的等效和替代 基礎(chǔ)夯實 1.如圖所示,日光燈管用兩懸繩吊在天花板上,設(shè)兩懸繩的拉力分別為F1、F2,其合力為F,則關(guān)于燈管受力的說法中正確的是(　　) A.燈管只受F1和F2的作用 B.燈管受F1、F2和F的共同作用 C.燈管受F1、F2、F和重力的共同作用 D.燈管受F1、F2和重力的共同作用 答案D 解析燈管受兩懸繩的拉力F1、F2作用,同時還受自身的重力作用而處于平衡狀態(tài),所以選項D正確.F1、F2的合力F只是在效果上與F1和F2共同作用的效果相同,在受力分析中不能與F1、F2同時出現(xiàn). 2.在做“互成角度的兩個力的合成”實驗時,以下說法正確的有(　　) A.用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,應(yīng)使兩細(xì)繩之間的夾角為90,以便算出合力的大小 B.用兩只彈簧測力計拉時,結(jié)點的位置必須與用一只彈簧測力計拉時結(jié)點的位置重合 C.用兩只彈簧測力計拉時合力的圖示F與用一只彈簧測力計拉時拉力的圖示F必須完全重合,否則說明力的合成的平行四邊形定則不是普遍成立的 D.用兩只彈簧測力計拉時,結(jié)點的位置沒有必要與用一只彈簧測力計拉時結(jié)點的位置重合 答案B 解析A項中應(yīng)當(dāng)以60、90、120等各種角度實驗,B項正確,D項錯誤.結(jié)點重合才能體現(xiàn)力的等效性,C項錯誤.應(yīng)允許有一定的測量、作圖等誤差. 3.兩個大小和方向都確定的共點力,其合力的(　　) A.大小和方向都確定 B.大小確定,方向不確定 C.大小不確定,方向確定 D.大小、方向都不確定 答案A 解析兩個固定的力的合成是唯一的,故A項正確. 4.關(guān)于合力與分力的關(guān)系,下列說法正確的是(　　) A.物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力等值反向,這兩個力的合力為零 B.作用在某物體上的兩個力,它們的合力和這兩個力都同時作用在該物體上 C.合力的大小一定等于各分力的大小之和 D.合力的大小可能等于其中某一個分力的大小 答案D 解析只有作用在同一物體上的幾個力才能談合成問題,作用在不同物體上的力無任何合力問題可談,A項錯誤;合力和分力只是一種效果替代關(guān)系,各分力可以是性質(zhì)不同的各種力,而合力只是反映各分力共同作用效果的效果力,合力并沒有真正作用在物體上,B項錯誤;合力和分力等效但并不一定等值,力的運算遵循一定的規(guī)律,合力的大小不一定等于各分力的大小之和(除非各分力方向相同),合力可能大于、等于或小于其中的一個分力,C項錯誤,D項正確. 5. 一個重力為20 N的物體置于光滑的水平面上,當(dāng)用一個F=5 N的力豎直向上拉該物體時,如圖所示,重力與拉力的合力為(　　) A.15 N B.25 N C.0 D.無法確定 答案A 解析重力與拉力的合力F合=mg-F=15 N. 6.如圖所示,物體受到的多個力中不是共點力的是 (　　) 答案D 解析選項A中靜止在斜面上的物體受重力、斜面支持力和摩擦力,三力平衡,三個力是共點力;選項B中物體受重力和桌面的支持力,二力平衡,是共點力;選項C中籃球受重力、繩的拉力和墻面的彈力,三力平衡,是共點力;選項D中重物受重力和兩根繩的拉力三個力作用,三個力平行不可能構(gòu)成共點力,故選項D不是共點力. 7.(多選)關(guān)于兩個分力F1、F2及它們的合力F,下列說法正確的是(　　) A.合力F一定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同 B.兩分力F1、F2一定是同種性質(zhì)的力 C.兩分力F1、F2一定是同一個物體所受的力 D.兩分力F1、F2與F是物體同時受到的三個力 答案AC 解析只有同一個物體的受力才能合成,分別作用在不同物體上的力不能合成;合力是對原來幾個力的等效替換;分力可以是不同性質(zhì)的力;在受力分析時,分力與合力不能同時存在,故正確選項為A、C. 8.(多選)關(guān)于共點力,下列說法錯誤的是(　　) A.作用在一個物體上的兩個力,如果大小相等,方向相反,這兩個力是共點力 B.作用在一個物體上的兩個力,如果是一對平衡力,則這兩個力是共點力 C.作用在一個物體上的幾個力,如果它們的作用點不在同一點上,則這幾個力一定不是共點力 D.作用在一個物體上的幾個力,如果它們的作用線可以匯交于一點,則這幾個力是共點力 答案AC 解析作用在一個物體上的幾個力,如果作用在物體的同一點,或者雖不作用在物體的同一點,但力的作用線交于一點,則這幾個力是共點力,所以C錯,D對;大小相等、方向相反的力不一定作用在同一點,但一對平衡力必在同一直線上,是共點力,所以A錯誤,B正確. 能力提升 9.(多選)兩個力的合力為F,如果它們之間的夾角固定不變,使其中一個力增大,則(　　) A.合力F一定增大 B.合力F的大小可能不變 C.合力F的大小可能增大,也可能減小 D.當(dāng)θ<90時,合力F一定減小 答案BC 解析 設(shè)兩力Fa、Fb之間的夾角為鈍角,由圖所示可知,當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1、Fa2、Fa3時,其合力由原來的F變?yōu)镕1、F2、F3,它們可能小于F,可能等于F,也可能大于F,故B、C正確,A錯誤.若Fa、Fb之間的夾角θ<90,同理可以判斷出D錯誤. 10.(多選)如圖所示,在“尋找等效力”實驗中,用力F1、F2通過彈簧測力計拉動橡皮筋端點的小圓環(huán),使橡皮筋兩次伸長,實驗中必須確保(　　) A.F大小等于F1大小與F2大小之和 B.F大小等于F1大小與F2大小之差 C.橡皮筋的伸長量不能超過彈性限度 D.兩次橡皮筋伸長量均應(yīng)使小圓環(huán)處于同一位置 答案CD 解析本實驗中F1與F2大小之和或差并不等于F的大小,它們的大小關(guān)系滿足平行四邊形定則,選項A、B錯誤;本實驗橡皮筋的伸長量不能超過彈性限度,選項C正確;這兩次實驗中橡皮筋伸長的長度相同,即F1和F2共同作用效果與F的作用效果是相同的,選項D正確. 11. 設(shè)有五個力作用于A點,這五個力的大小和方向相當(dāng)于正六邊形的兩條鄰邊和三條對角線,如圖所示.已知 F3=20 N,則這五個力的合力大小為　　　N,方向　　　　. 答案60　與F3相同 解析仔細(xì)觀察圖形,可看出巧妙的地方在于將F1平移到F4末端后,則F1與F4的合力與F3大小相等、方向相同;同理可知,F2和F5的合力也與F3大小相等、方向相同.這樣,便可將五個力等效為三個共點同向的F3的合力,即其合力大小為60 N,方向與F3相同. 12. 如圖所示,一個木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個力,即F1、F2和靜摩擦力作用,而且三個力的合力為零,其中F1=10 N、F2=2 N,若撤去力F1,則木塊在水平方向受到的合力為多少? 答案0 解析F1和F2的合力F12=F1-F2=8 N,方向向右,又因物體受三個力作用且合力為零,故靜摩擦力f=8 N,方向向左.若撤去力F1,則木塊受F2作用而有向左運動的趨勢,此時物體受到的靜摩擦力為2 N,方向向右,木塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài),木塊在水平方向受到的合力為0. 13.小麗用如圖甲所示的裝置探究“等效力”.用一木板豎直放在鐵架臺和彈簧所在平面后.其部分實驗操作如下,請完成下列相關(guān)內(nèi)容: 甲 乙 丙 A.如圖甲,在木板上記下懸掛兩個鉤碼時彈簧末端的位置O; B.卸下鉤碼然后將兩繩套系在彈簧下端,用兩彈簧測力計將彈簧末端拉到同一位置O,記錄細(xì)繩套AO、BO的　　　　及兩彈簧測力計相應(yīng)的讀數(shù).圖乙中B彈簧測力計的讀數(shù)為　　　　 N; C.小麗在坐標(biāo)紙上畫出兩拉力FA、FB的大小和方向如圖丙所示,請在圖丙中作出FA、FB的合力F; D.已知鉤碼的重力,可得彈簧所受的拉力F如圖丙所示,觀察比較F和F,得出結(jié)論. 答案方向　11.40　如圖所示　在誤差范圍內(nèi),FA與FB的合力與F是等效的 解析因為力是矢量,所以處理實驗數(shù)據(jù)時,一定要記下細(xì)繩套AO、BO的方向,其方向表示力的方向.在誤差允許范圍內(nèi),FA與FB的合力與F是等效的.