BÀI TẬP ĐẠI CƯƠNG VỀ TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC - ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
a. Tổng hợp lực là thay thế hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bởi một lực sao cho tác dụng vẫn không thay đổi. Lực thay thế gọi là hợp lực.
Dạng 1: Tổng hợp hai lực
- Sử dụng quy tắc hình bình hành
- Sử dụng quy tắc hai lực cùng phương, cùng chiều
- Sử dụng quy tắc hai lực cùng phương, ngược chiều
Dạng 2: Tổng hợp ba lực \(\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} ,\overrightarrow {{F_3}} \)
Bước 1: Lựa hai cặp lực theo thứ tự ưu tiên cùng chiều hoặc ngược chiều hoặc vuông góc, tổng hợp chúng thành một lực tổng hợp \(\overrightarrow {{F_{12}}} \)
Bước 2: Tiếp tục tổng hợp lực \(\overrightarrow {{F_{12}}} \) với lực \(\overrightarrow {{F_3}} \) còn lại cho ra được lực tổng hợp cuối cùng \(\overrightarrow F \)
Áp dụng quy tắc hình bình hành
\(\left\{ \begin{array}{l}F = \sqrt {F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \alpha } \\\left| {{F_1} - {F_2}} \right| \le F \le {F_1} + {F_2}\end{array} \right.\)
*Ba trường hợp đặc biệt
+ Hai lực cùng phương, cùng chiều:
\(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \uparrow \overrightarrow {{F_2}} :\alpha = {0^0} \Rightarrow F = {F_1} + {F_2}\)
+ Hai lực cùng phương, ngược chiều:
\(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_2}} :\alpha = {180^0} \Rightarrow F = \left| {{F_1} - {F_2}} \right|\)
+ Hai lực vuông góc:
\(\overrightarrow {{F_1}} \bot \overrightarrow {{F_2}} :\alpha = {90^0} \Rightarrow F = \sqrt {{F_1}^2 + {F_2}^2} \)
b. Phân tích lực (ngược với tổng hợp lực): là thay thế một lực bởi hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời sao cho tác dụng vẫn không thay đổi.
Lưu ý: Phân tích lực là phép toán ngược lại với tổng hợp lực, do đó nó cũng tuẫn theo quy tắc hình bình hành. Tuy nhiên, chỉ khi biết một lực có tác dụng cụ thể theo hai phương nào thì mới phân tích lực đó theo hai phương ấy.
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Một chất điểm chịu các lực tác dụng có hướng như hình vẽ và có độ lớn lần lượt là \({F_1} = 60N,{F_2} = 30N,{F_3} = 40N\). Xác định hướng và độ lớn lực tổng hợp tác dụng lên chất điểm.
Hướng dẫn giải
Ta tổng hợp các lực như hình vẽ:
+ Tổng hợp hai lực cùng phương, ngược chiều \(\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} \) ta được lực \(\overrightarrow {{F_{12}}} \)
Suy ra ta có:
\(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_2}} :\alpha = {180^0} \\\Rightarrow F = \left| {{F_1} - {F_2}} \right|\)= 60 – 30 = 30N
+ Tổng hợp hai lực \(\overrightarrow {{F_{12}}} ,\overrightarrow {{F_3}} \)theo quy tắc hình bình hành ta được lực tổng hợp \(\overrightarrow F \)
Ta có: \(\overrightarrow {{F_{12}}} \bot \overrightarrow {{F_3}} :\alpha = {90^0}\\ \Rightarrow F = \sqrt {{F_{12}}^2 + {F_3}^2} = \sqrt {{{30}^2} + {{40}^2}} = 50N\)
Bài 2: Một vật nằm trên mặt nghiêng góc 300 so với phương ngang chịu tác dụng của trọng lực có độ lớn là 50 N. Xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo phương vuông góc và song song với mặt nghiêng.
Hướng dẫn giải
Ta phân tích trọng lực \(\overrightarrow P \) thành hai thành phần \(\overrightarrow {{P_1}} ,\overrightarrow {{P_2}} \) theo phương song song và vuông góc với mặt phẳng nghiêng như hình vẽ:
Từ hình vẽ ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{P_1} = P\sin \alpha = 50.\sin {30^0} = 25N\\{P_2} = P\cos \alpha = 50.\cos {30^0} = 25\sqrt 3 N\end{array} \right.\).
3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Hợp lực của cặp lực 3N, 15N có thể nhận giá trị nào sau đây?
A. 3N. B. 20N. C. 15N . D. 6N.
Câu 2: Độ lớn của hợp lực hai lực đồng qui hợp với nhau góc α là:
A. F2 = F12+ F22+ 2F1F2cosα
B. F2 = F12+ F22- 2F1F2cosα
C. F = F1 + F2 + 2F1F2cosα
D. F2 = F12+ F22- 2F1F2
Câu 3: Một chất điểm đứng yên dưới tác dụng của 3 lực 12N, 20N, 16N. Nếu bỏ lực 20N thì hợp lực của 2 lực còn lại có độ lớn bằng bao nhiêu?
A. 4N.
B. 20N.
C. 28N.
D. Chưa thể kết luận.
Câu 4: Có hai lực đồng qui có độ lớn bằng 9N và 12N. Trong số các giá trị sau đây, giá trị nào có thể là độ lớn của hợp lực?
A. 25N
.B. 15N
C. 2N
D. 1N.
Câu 5: Lực có môđun (độ lớn) 30N là hợp lực của hai lực nào?
A. 12N,12N
B. 16N,10N
C. 16N,46N
D. 16N,50N.
Câu 6: Hai lực \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\)và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\) vuông góc với nhau. Các độ lớn là 3N và 4N. Nếu lấy tròn tới độ thì hợp lực của chúng tạo với hai lực này các góc bằng
A. 300 và 600
B. 420 và 480
C. 370 và 530
D. 300và 400.
Câu 7: Có hai lực đồng quy \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\). Gọi α là góc hợp bởi \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\) và \(\overrightarrow{F}\) = \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\(+ \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\). Nếu F = F1 + F2 thì
A. a = 00
B. a = 900
C. a = 1800
D. 0< a < 900
Câu 8: Có hai lực đồng quy \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\). Gọi α là góc hợp bởi \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\) và \(\overrightarrow{F}\) = \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) + \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\). Nếu F = F1 – F2 thì
A. a = 00.
B. a = 900
C. a = 1800
D. 0< a < 900
Câu 9: Cho hai lực đồng qui có cùng độ lớn 600N. Hỏi góc giữa 2 lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 600N.
A. a = 00
B. a = 900
C. a = 1800
D. 120o
Câu 10:Có hai lực đồng quy \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\). Gọi α là góc hợp bởi \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\) và \(\overrightarrow{F}\) = \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) +\(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\). Nếu F = \(\sqrt{{{F}_{1}}^{2}+{{F}_{2}}^{2}}\) thì:
A. a = 00
B. a = 900
C. a = 1800
D. 0< a < 900
Câu 11:Cho hai lực đồng qui có độ lớn F1 = F2 = 30N. Góc tạo bởi hai lực là 120o. Độ lớn của hợp lực bằng
A. 60N.
B. \(30\sqrt{2}\) N.
C. 30N.
D. \(15\sqrt{3}\) N
Câu 12:Phân tích lực \(\overrightarrow{F}\) thành hai lực \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}\) và \(\overrightarrow{{{F}_{2}}}\) hai lực này vuông góc nhau. Biết độ lớn của lực F = 100N; F1 = 60N thì độ lớn của lực F2 là:
A. F2 = 40N.
B. \(\sqrt{13600}\)N
C. F2 = 80N.
D. F2 = 640N.
Câu 13:Một chất điểm đứng yên dưới tác dụng của 3 lực 12N,15N,9N. Hỏi góc giữa 2 lực 12N và 9N bằng bao nhiêu?
A. a = 300
B. a = 900
C. a = 600
D. a = 45°
Câu 14:Hai lực F1 = F2 hợp với nhau một góc \(\alpha\). Hợp lực của chúng có độ lớn
A. F = F1+F2
B. F = F1-F2
C. F = 2F1cosa
D. \(F=2{{F}_{1}}\cos \frac{\alpha }{2}\).
Câu 15:Ba lực có cùng độ lớn bằng 10N trong đó F1 và F2 hợp với nhau góc 600. Lực F3 vuông góc mặt phẳng chứa F1, F2. Hợp lực của ba lực này có độ lớn.
A. 15N. B. 30N C. 25N D. 20N.
Câu 16: Một vật chịu 4 lực tác dụng. Lực F1 = 40N hướng về phía Đông, lực F2 = 50N hướng về phía Bắc, lực F3 = 70N hướng về phía Tây, lực F4 = 90N hướng về phía Nam. Độ lớn của hợp lực tác dụng lên vật là bao nhiêu?
A. 50N.
B. 170N.
C. 131N.
D. 250N.
Câu 17. Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng 8 N và 12 N. Giá trị của hợp lực không thể là giá trị nào trong các giá trị sau đây?
A. 19 N. B. 4 N. C. 21 N. D. 7 N.
Câu 18. Cho 2 lực đồng qui có cùng độ lớn 100N. Hỏi góc giữa 2 lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 100N.
A.\({{120}^{0}}\)
B.\({{90}^{0}}\)
C.\({{180}^{0}}\)
D.\({{0}^{0}}\)
Câu 19: Một chất điểm đứng yên dưới tác dụng của 3 lực 4 N,5N và 6N. Nếu bỏ đi lực 6N thì hợp lực của 2 lực còn lại bằng bao nhiêu?
A. 9N C. 6N B. 1N D. 2N.
Câu 20: Một chật điểm đứng yên dưới tác dụng của 3 lực 6N,8N và 10N. Hỏi góc giữa hai lực 6N và 8N bằng bao nhiêu?
A. 300
B. 450
C. 600
D. 900
ĐÁP ÁN
| Câu | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| ĐA | C | A | B | B | C | C | A | C | D | B |
| Câu | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| ĐA | C | C | B | D | D | A | C | A | B | D |
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Đại cương về Tổng hợp và phân tích lực - Điều kiện cân bằng môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
