3.3-3.4 牛顿第三定律 力的合成和分解 同步练-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

2026-2027学年必修1随课作业 3.3～3.4牛顿第三定律、力的合成和分解 时间:40分钟 1.如图所示，图1是两只与计算机相连的力传感器，其中一只系在墙上，另一只握在手中用力拉紧，图2是计算机显示屏上显示的两只传感器的受力情况。对此某同学做出判断正确的是( ) 图1 图2 A.这两个力大小不等 B.这两个力作用在同一个物体上,是一对平衡力 C.这两个力是一对作用力与反作用力 D.因为先产生了其中一个力,所以后来才有另一个力 2.利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”,如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时( ) A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 3.如图所示,周末小红和父母一起打扫房间卫生,小红需要用水平推力把水平地面上的沙发匀速推动一段距离。在此过程中,下列关于力的说法正确的是( ) A.沙发受到的重力与沙发对地面的压力是一对平衡力 B.人对沙发的推力与沙发受到的摩擦力是一对平衡力 C.人对沙发的推力与沙发受到的摩擦力是一对作用力与反作用力 D.沙发受到的重力与沙发对地面的压力是一对作用力与反作用力 4.为两个分力,为与的合力,则在下面四个矢量三角形中,正确描述三个力关系的是( ) A B C D 5.两个力和之间的夹角为,其合力为。以下说法正确的是( ) A.合力总比分力和中的任何一个力都小 B.若和大小不变,角越小,则合力就越大 C.若夹角不变,大小不变,增大,则合力一定增大 D.若和大小相等,夹角为,则合力与和大小不相等 6.如图所示,某个物体在、、、四个力的作用下处于静止状态,若的方向沿逆时针转过而保持其大小不变,另外三个力的大小和方向均不变,则此时物体所受到的合力大小为( ) A. B. C. D. 7.如图1所示,三条材料相同但长度不同的细线一端系在点处,其中两条细线的另一端分别系在铁架台的水平杆上的两处,另一条细线的端点系一重物处于静止,作出结点的受力分析图,如图2所示,下列表述正确的是( ) 图1 图2 A.绳子的拉力大小相等 B.绳子的拉力大于绳子的拉力 C.若重物不断加重,绳先断 D.若重物不断加重,绳先断 8.在平面直角坐标系内,作用在点的三个力和的大小分别为和,方向如图所示,已知,求: (1)在两个轴上分力和的大小; (2)三个力的合力。 9.如图所示，测量仪器放置在三角支架上，设支架的三根支架腿与地面接触的点恰好处于边长为的等边三角形的三个顶点上,支架腿与地面的接触点到三根支架腿延长线的交点距离为,每根支架腿对测量仪器的支持力大小为,求单根支架腿对测量仪器的支持力在竖直方向的分力。 10.某同学周末在家大扫除,移动衣橱时,无论怎么推也推不动,于是他组装了一个装置,如图所示,两块相同木板可绕处的环转动,两木板的另一端点分别用薄木板顶住衣橱和墙角,该同学站在该装置的处。若调整装置点距地面的高时,两点的间距处衣橱恰好移动。已知该同学的质量为,重力加速度大小取,忽略处的摩擦,则此时衣橱受到该装置的水平推力为多少? 11.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,橡皮条的一端挂有轻质小圆环,另一端固定,如图1所示,小圆环拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,如图2所示;再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条,如图3所示。 (1)判断力单独作用与力、共同作用效果相同的依据是_____； A.的大小等于与的大小之和 B.使橡皮条伸长相同的长度 C.使小圆环到达同一位置 (2)实验中需要标记或者记录的信息有_____； A.橡皮条的原长 B.橡皮条原长时小圆环的位置 C.力的大小和方向 D.力的大小和方向 (3)下列措施可以减小实验误差的是_____。 A.橡皮条应与两细绳夹角的平分线在同一直线上 B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两个细绳的夹角必须等于 C.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,弹簧测力计尽量与木板平行 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些 12.某同学利用力传感器、两个弹簧测力计、细线、橡皮筋、木板、白纸、刻度尺及铅笔等器材验证力的平行四边形定则,具体的操作步骤如下: ①将木板放置在水平桌面上，木板上固定一张白纸。 ②如图1，将传感器一端固定在竖直墙壁上，传感器的挂钩系上一根橡皮筋，橡皮筋的另一端系一个轻质小环。 ③利用图示法画出两个拉力和，根据平行四边形定则作出两个力的合力,如图2所示,比较与即可验证平行四边形定则。 ④记录小圆环的位置、橡皮筋及细线的方向，读出力传感器和两个弹簧测力计的示数分别为和。 ⑤将两根细线系在轻质小环上，细线的另一端系着绳套，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉动小圆环，使橡皮筋沿着力传感器轴线方向。 根据以上操作回答下列问题: 图1 图2 图3 (1)请将上述操作的③~⑤步骤按正确的顺序进行排序，为①②_____(填写上述序号)； (2)下列操作可减小实验误差的是_____(填字母代号)； A.两细线长度相等 B.两弹簧测力计示数之差应大些 C.记录细线方向时记录点应距离点远些 (3)图2是根据平行四边形定则作出的力的图示,则_____(保留2位有效数字)。如图3所示,橡皮筋方向(图中虚线)与两个弹簧测力计的拉力和的夹角分别为和,根据实验结果判断_____(选填“>”“<”或“=”)。 13.(多选)某同学佩戴口罩时侧面的示意图如图所示,该侧的口罩带由直线、弧线和直线组成,口罩带可看作劲度系数为的弹性轻绳(遵循胡克定律)。佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了,此时段与水平方向的夹角为段与水平方向的夹角为,每侧弹性轻绳的受力在同一平面内,不计摩擦,已知:0.8,关于该同学一侧耳朵受到口罩带的合力的说法正确的是( ) A.方向与水平方向成 B.方向与水平方向成 C.大小为 D.大小为 14.榫卯结构是中国古建筑的精髓,其中三角形木楔更是其灵魂所在,是实现刚柔并济的关键所在。如图,三角形木楔1、2的纵截面分别是直角三角形和等腰三角形,两木楔侧面间的夹角均为。现用竖直向下的力分别作用在两木楔顶部,使木楔缓慢嵌入水平固定的木板中,已知木楔1的左侧面与木板平面垂直,木楔2两侧面与木板平面的夹角均相等,不计木楔的重力和一切摩擦,求: (1)木楔1左、右两侧面对木板的压力、的大小； (2)木楔2左、右两侧面对木板的压力、的大小。 2026-2027学年必修1随课作业 3.3～3.4牛顿第三定律、力的合成和分解答案 1.【解析】由题图2可知,这两个力大小总相等;这两个力作用在两个物体上,是一对相互作用力,即这两个力是一对作用力与反作用力;两个力总是同时产生,同时消失。 2.【解析】墨条相对砚台水平向左运动,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,砚台对墨条的摩擦力方向水平向右;墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,砚台有向左的运动趋势,桌面对砚台的摩擦力方向水平向右;水平方向上砚台受到墨条和桌面对其的两个摩擦力而保持平衡,故这两个摩擦力是一对平衡力;竖直方向上,砚台受到墨条的压力和自身重力,方向均竖直向下,受到桌面对砚台的支持力,方向竖直向上,竖直方向受力平衡,故桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力。 3.【解析】重力的受力物体是沙发,压力的受力物体是地面,两个力作用在不同物体上,不是平衡力;沙发匀速运动,水平方向上推力和摩擦力都作用在沙发上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力;推力和摩擦力都作用在沙发上,不满足“相互作用力作用在两个物体上”的特点,不是作用力与反作用力;沙发的重力,施力物体是地球、受力物体是沙发;沙发对地面的压力,施力物体是沙发、受力物体是地面,两个力的施力物体和受力物体并非相互作用的两个物体,不是作用力与反作用力。 4.【解析】根据力的三角形定则可知,在选项中与为分力,合力为;在选项中与为分力,合力为;在选项中与为分力,合力为;在选项中与为分力,合力与等大反向。 5.【解析】根据平行四边形定则可知,和的大小可能同时大于、小于或等于根据平行四边形定则可知,若和大小不变,角越大,则合力就越小,角越小,则合力就越大;若夹角大于大小不变,增大,合力不一定增大,如两力夹角为,且大于时,增大时,合力减小;若和大小相等,夹角为,根据平行四边形定则,合力和分力大小相等。 6.A【解析】物体在四个力的作用下处于静止状态,则这三个力的合力与等大反向;若的方向沿逆时针转过而保持其大小不变,另外三个力的大小和方向均不变,则此时物体所受到的合力大小为。 7.D【解析】 分类 分析思路 结果 绳子的拉力大小比较 根据结点的受力分析题图2,在图像中由于两根细绳的长短不同,导致细绳与竖直方向的角度不同,如图所示线段的长度可以表示力的大小,所以 A、B(×) 若重物不断加重，哪个绳先断 根据题图2,当重物不断加重时,与的大小等比例增加,根据题图2可知,所以绳会先断裂 C(×)D(√) 8.(1) (2),合力与轴正向夹角 【解析】(1)在轴上的分力为 在轴上的分力为 (2)方向 方向 合力大小,得 合力与轴正向夹角的正切值 可得,则 9. 【解析】三根支架腿与地面接触的点恰好处于边长为的等边三角形的三个顶点上,则由几何关系可得支架腿延长线的交点在地面的投影与三顶点之间的距离均为① 由题意可知支架腿与地面的接触点到它们延长线的交点距离② 设支架腿与竖直方向的夹角为,如图1所示,则有③ 图1 图2 联立①②③解得④ 对测量仪器进行受力分析可知,其受到支架腿支持力的方向与竖直方向夹角为,将支持力沿水平方向和竖直方向分解如图2所示,则单根支架腿对测量仪器的支持力在竖直方向的分力⑤联立④⑤可得 10. 【解析】该同学站在点时,重力产生两个作用效果力,如图1所示 图1 图2 设与竖直方向夹角为,则有在点将分解,如图2所示 则水平推力为 由几何关系得 代入数据可得 11.(1) 【解析】(1)合力是矢量和，大小并不等于两个分力的大小之和;仅伸长长度相同，无法保证形变方向相同，即无法保证作用效果相同；两次都让小圆环到达同一位置,说明力的大小、方向均相同,即能保证作用效果完全相同。 (2)不需要记录橡皮条的原长,只要保证两次拉小圆环到同一位置即可;我们需要记录的是拉伸后小圆环的位置,不是原长时小圆环的位置;需要记录合力的大小和方向,才能和分力合成的结果对比;需要记录两个分力的大小和方向,才能通过平行四边形定则得到理论合力,进行对比验证。 (3)两个分力大小不一定相等,橡皮条不需要在两分力夹角的平分线上;两个分力的夹角不需要固定为,任意角度都可以完成实验;弹簧测力计与木板平行,可以减小摩擦误差,同时避免力偏离木板平面产生误差;细绳更长、标记同一方向的两点更远,确定力的方向时误差更小,能减小实验误差。 12.(1)⑤④③(2)C(3)6.0 【解析】(1)本实验应该是先操作后绘图，该操作步骤的顺序是①②⑤④③。 (2)两根细线无需长度相等；两个拉力也无需差别较大;记录细线方向时记录点应距离点远些，可以减小误差。 (3)根据题目信息可得，图示标度为，从图2可以读出;当时，，但是实验得到的是，根据几何关系可知两角之和小于。 13.AD【解析】设段轻绳的弹力为段轻绳的弹力为,由胡克定律得,该同学一侧耳朵受力分析如图所示,在水平方向受到的弹力为,在竖直方向受到的弹力为,因为,根据平行四边形定则,该同学一侧耳朵受到口罩带的合力方向与水平方向成,大小为。 快解矢量合成排除法:设段轻绳的弹力为段轻绳的弹力为,由胡克定律得,根据矢量合成法作出该同学一侧耳朵受力分析如图所示,由几何关系可知夹角为,则合力方向与水平方向成,大小,取特殊值,可排除选项。 [习证解题技法10不同方向的力的合成方法 明确分力根据题目要求，确定研究对象所受分力个数或需要合成的分力个数,并确定各个分力的大小和方向 (1)若分力为两个，应用平行四边形定则，以这两个分力为邻边作平行四边形;应用平行四边形定则(2)若分力为两个以上，先应用平行四边形定则作出任意两个力的合力，再利用平行四边形定则求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去 确定合力平行四边形的对角线即为两个分力的合力,根据几何关系计算合力的大小 14.（1） , (2) 【解析】(1)将力进行分解,如图1所示 图1 由几何关系可知 解得 (2)将力进行分解，如图2所示 图2 由几何关系，可得 由对称性可知 解得 学科网（北京）股份有限公司 $