5.(★★)竖直向上抛出一个重12 N的小球,小球在运动过程中受到的空气阻力为2 N,且大小不变,对于小球在上升过程中所受合力的大小和方向,下列判断正确的是【 】

A.10 N,竖直向下
B.14 N,竖直向上
C.10 N,竖直向上
D.14 N,竖直向下

D

【分析】
要解决这道题，需先明确小球上升过程中的受力情况：
1. 小球始终受到竖直向下的重力，大小为12N；
2. 空气阻力的方向与物体相对运动方向相反，小球上升时运动方向竖直向上，因此空气阻力方向竖直向下，大小为2N；
3. 由于重力和阻力方向相同，同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和，方向与两力方向一致。据此可计算合力大小并判断方向，进而选出正确选项。
【解析】
小球在上升过程中，受到两个力的作用：
重力$ G = 12\,\mathrm{N} $，方向竖直向下；
空气阻力$ f = 2\,\mathrm{N} $，因小球向上运动，阻力与运动方向相反，故方向竖直向下。
同一直线上方向相同的二力合成，合力大小等于两力大小之和，即：
$ F_{\mathrm{合}} = G + f = 12\,\mathrm{N} + 2\,\mathrm{N} = 14\,\mathrm{N} $
合力方向与两力方向一致，为竖直向下。因此正确选项为D。
【答案】
D
【知识点】
同一直线二力合成、重力的方向
【点评】
本题考查受力分析与同一直线二力的合成，关键是准确判断空气阻力的方向：空气阻力始终与物体的相对运动方向相反。部分学生易错误认为上升时阻力向上，这是解题的易错点，需牢记阻力的方向规律。
【难度系数】
0.6

6.(★★★)作用在一个物体上的两个力的大小分别为$F_{1}=5\ \mathrm{N}$,$F_{2}=4\ \mathrm{N}$。如果这两个力作用在同一直线上,则它们的合力大小
【 】

A.一定是9 N
B.一定是1 N
C.可能是9 N或1 N
D.可能是5 N或4 N

C

【分析】
要解决这道题，需回忆同一直线上二力合成的规律：同一直线上的两个力，合力的大小取决于两个力的方向。题目仅说明两个力作用在同一直线上，但未明确方向，因此需要分两种情况讨论：
1. 当两个力方向相同时，合力大小为两力大小之和；
2. 当两个力方向相反时，合力大小为两力大小之差的绝对值。
分别计算两种情况的合力，再结合选项判断正确答案。
【解析】
分两种情况讨论：
1. 若两个力方向相同：
合力大小 $ F_{\mathrm{合}} = F_1 + F_2 = 5\ \mathrm{N} + 4\ \mathrm{N} = 9\ \mathrm{N} $；
2. 若两个力方向相反：
合力大小 $ F_{\mathrm{合}} = |F_1 - F_2| = |5\ \mathrm{N} - 4\ \mathrm{N}| = 1\ \mathrm{N} $。
因此，这两个力的合力大小可能是9N或1N，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
同一直线上二力合成
【点评】
本题考查同一直线上二力合成的规律，关键在于考虑力的方向的两种可能性，容易因忽略反向情况而错选，解题时需全面分析，避免遗漏情况。
【难度系数】
0.6

1.(★★★)关于同一直线上的两个分力$F_{1}$、$F_{2}$,以及它们的合力$F$,下列说法正确的是
【 】

A.两个分力$F_{1}$、$F_{2}$的作用效果一定和合力$F$的作用效果相同
B.合力和分力一定是实际存在的力
C.合力和分力同时作用在物体上
D.合力$F$一定大于任何一个分力

A

【分析】
解题的核心是紧扣合力与分力的“等效替代”这一核心概念，逐个分析选项：首先回忆合力的定义，即一个力的作用效果与几个力共同作用的效果相同，这个力就是那几个力的合力，以此判断A选项；接着明确合力是等效出来的虚拟力，并非实际存在，分力才是实际作用在物体上的力，据此判断B、C选项；最后考虑同一直线上分力方向相反的情况，分析合力与分力的大小关系，判断D选项。
【解析】
选项A：根据合力的定义，合力与分力是等效替代的关系，两个分力$F_1$、$F_2$的共同作用效果和合力$F$的作用效果完全相同，该选项正确。
选项B：合力是为了简化受力分析，通过等效替代得到的力，并不是实际存在的力，实际作用在物体上的是分力$F_1$、$F_2$，该选项错误。
选项C：合力与分力是等效替代关系，不能同时作用在物体上，否则会重复体现力的作用效果，该选项错误。
选项D：当两个分力方向相反时，合力大小为$|F_1-F_2|$，此时合力可能小于其中一个分力。例如$F_1=5\mathrm{N}$，$F_2=3\mathrm{N}$，方向相反，合力$F=2\mathrm{N}$，小于$F_1$，该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
1. 合力与分力的等效替代
2. 同一直线上二力合成
【点评】
本题考查合力与分力的基础概念，重点在于理解“等效替代”的核心思想，容易出错的点是混淆合力的虚拟性与分力的实际性，以及错误认为合力一定大于分力，需要学生精准掌握合力的定义与合成规律。
【难度系数】
0.6

2.(★★★)如图8.4-3所示,在弹簧测力计的两侧沿水平方向各用4 N的力拉并使其保持静止,此时$F_{1}$的大小为_______N,弹簧测力计受到的合力为_______N。

4
0

3.(★★)雨滴在竖直下落的过程中,由于受到重力和阻力的作用,一般要经历加速运动和匀速运动两个阶段,最终落到地面。如果有一滴雨滴所受的重力为$5×10^{-4}\ \mathrm{N}$,它在某时刻所受的阻力为$3×10^{-4}\ \mathrm{N}$,此时雨滴所受合力为$\mathrm{N}$,方向;雨滴在匀速下落过程中所受阻力为$\mathrm{N}$,方向。(假设雨滴在下落过程中质量不变,方向填“竖直向上”或“竖直向下”)

$2×10^{-4}$
竖直向下
$5×10^{-4}$
竖直向上

【分析】
首先明确雨滴下落过程中的受力情况：重力方向始终竖直向下，阻力是阻碍雨滴运动的力，方向竖直向上。
1. 当雨滴所受阻力小于重力时，雨滴处于加速下落阶段，此时重力和阻力是同一直线上方向相反的两个力，合力大小为重力与阻力的差值，方向与较大的力（重力）方向相同；
2. 当雨滴匀速下落时，处于平衡状态，根据二力平衡条件，此时阻力与重力大小相等、方向相反。
【解析】
1. 计算加速阶段的合力：
已知雨滴重力$G=5×10^{-4}\ \mathrm{N}$，方向竖直向下，某时刻阻力$f_1=3×10^{-4}\ \mathrm{N}$，方向竖直向上。
同一直线上反方向二力的合力大小为：
$F_{\mathrm{合}}=G - f_1=5×10^{-4}\ \mathrm{N} - 3×10^{-4}\ \mathrm{N}=2×10^{-4}\ \mathrm{N}$
因为重力大于阻力，所以合力方向与重力方向一致，即竖直向下。
2. 分析匀速下落阶段的阻力：
雨滴匀速下落时，处于平衡状态，根据二力平衡条件，阻力与重力大小相等、方向相反，因此阻力$f_2=G=5×10^{-4}\ \mathrm{N}$，方向竖直向上。
【答案】
$2×10^{-4}$；竖直向下；$5×10^{-4}$；竖直向上
【知识点】
同一直线上二力的合成；二力平衡条件
【点评】
本题结合雨滴下落的实际场景，考查同一直线上力的合成与二力平衡的应用，需要准确判断不同运动状态下物体的受力特点，掌握合力计算方法和平衡状态的受力规律是解题关键。
【难度系数】
0.6

4.(★★★)利用图8.4-4所示的装置探究同一直线上二力合成的规律时,首先将橡皮筋的B端固定,用两个测力计沿相反方向拉A端,使A端到达某一点O并记录该点的位置,然后在下表中记录两个拉力的大小与方向。再用一个测力计拉橡皮筋A端,仍将A端拉伸到O点,记录此时拉力的大小与方向。


(1)从表格记录中得到的关于同一直线上合力与分力的大小关系是(用字母$F$、$F_{1}$、$F_{2}$表示)。
(2)实验中用一个测力计拉橡皮筋时,仍要将橡皮筋A端拉伸到O点再读数是为了让前后两次力的相同。

$F=F_{1}-F_{2}$
作用效果

【分析】
对于第(1)问，首先明确实验中两个分力是沿同一直线相反方向的，根据合力的定义，用一个测力计拉到O点的力F就是两个分力$F_{1}$、$F_{2}$的合力。结合同一直线上二力合成的规律，相反方向的两个力，合力大小等于较大分力减去较小分力，因此可以得出F与$F_{1}$、$F_{2}$的大小关系。对于第(2)问，实验采用等效替代法，只有让前后两次力使橡皮筋产生的作用效果相同（即橡皮筋A端都到达O点，形变程度和位置相同），才能用单个力等效替代两个分力的共同作用，所以这样操作是为了保证力的作用效果相同。
【解析】
(1) 由实验可知，当两个力沿同一直线相反方向作用时，合力的大小等于两个分力的大小之差，用字母表示为 $F=F_{1}-F_{2}$（$F_{1}$为较大的分力）。
(2) 实验中，将橡皮筋A端拉伸到O点再读数，是为了让前后两次拉力对橡皮筋的作用效果相同，确保单个拉力与两个分力的作用效果等效，从而准确探究合力与分力的关系。
【答案】
(1) $\boldsymbol{F=F_{1}-F_{2}}$
(2) 作用效果
【知识点】
同一直线上二力的合成、等效替代法
【点评】
本题通过实验探究同一直线上相反方向二力的合成规律，核心考查等效替代法的应用以及二力合成的规律。实验中控制作用效果相同是关键，只有这样才能通过等效替代得出合力与分力的正确关系，帮助学生理解合力的本质。
【难度系数】
0.6