北京专用版高考物理一轮复习检测相互作用实验验证力的平行四边形定则 Word版含答案.docx
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北京专用版高考物理一轮复习检测相互作用实验验证力的平行四边形定则Word版含答案
第7讲 实验:
验证力的平行
基础巩固
1.（2016北京海淀期中,4）如图为“验证力的平行四边形定则”的实验装置示意图,橡皮条的一端固定在木板上A位置,另一端系有轻质小圆环;轻质细绳OB和OC一端系在小圆环上,另一端分别系在弹簧测力计的挂钩上。
现用弹簧测力计通过细绳拉动小圆环,使橡皮条在平行木板平面内伸长至O位置。
对于上述验证力的平行四边形定则的实验过程,下列说法中正确的是（ ）
A.只需记录弹簧测力计的示数
B.OB和OC绳拉力的方向应与木板平面平行
C.只需记录OB和OC绳的长度和弹簧测力计拉力方向
D.OB和OC绳的长度越短测量的误差越小
2.（2018北京朝阳期中）某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:
将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物,如图所示。
（1）（多选）为完成该实验,下述操作中必需的是 。
a.测量细绳的长度
b.测量橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
（2）钉子位置固定,欲利用现有器材改变条件再次验证,可采用的方法是 。
3.[2017北京石景山一模,21
（1）]在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学进行实验的主要步骤是:
a.如图甲所示,将橡皮筋的一端固定在木板上的A点,另一端拴上两根绳套,每根绳套分别连着一个弹簧测力计。
b.沿着两个方向拉弹簧测力计,将橡皮筋的活动端拉到某一位置,将此位置标记为O点,读取此时弹簧测力计的示数,分别记录两个拉力F1、F2的大小。
用笔在两绳套的拉力方向上分别标记a、b两点,并分别将其与O点连接,表示两力的方向。
c.再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点,记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向。
①实验中确定分力方向时,图甲中的b点标记得不妥,其原因是 。
②用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点,这样做的目的是 。
③图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示,其中 是F1和F2合力的实际测量值。
丙
④实验中的一次测量如图丙所示,两个测力计M、N的拉力方向互相垂直,即α+β=90°。
若保持测力计M的读数不变,当角α由图中所示的值逐渐减小时,要使橡皮筋的活动端仍在O点,可采用的办法是（ ）
A.增大N的读数,减小β角
B.减小N的读数,减小β角
C.减小N的读数,增大β角
D.增大N的读数,增大β角
4.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。
图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）图乙中的 是力F1和F2合力的理论值, 是力F1和F2合力的实际测量值。
（2）本实验采用的科学方法是 （填字母代号）。
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
（3）某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2N,两力的合力用F表示,F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2,关于F1、F2与F、θ1和θ2的关系正确的有 。
A.F1=4NB.F=12N
C.θ1=45°D.θ1<θ2
（4）关于本实验的下列说法中,正确的是（ ）
A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大
B.橡皮条的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力
C.两次拉橡皮条时,需将橡皮条结点拉到同一位置O。
这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮条结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
综合提能
1.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴（横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上,如图（a）所示。
将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外）,另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。
（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出。
测力计的示数如图（b）所示,F的大小为 N。
（2）撤去
（1）中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点。
此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N。
（ⅰ）用5mm长度的线段表示1N的力,以O为作用点,在图（a）中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;
图（a）
图（b）
（ⅱ）F合的大小为 N,F合与拉力F的夹角的正切值为 。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。
2.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。
实验步骤:
①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧测力计示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧测力计的示数F,测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。
每次将弹簧测力计示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如表所示:
图甲
F（N）
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l（cm）
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO'。
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示。
用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。
图乙
完成下列作图和填空:
（1）利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线,根据图线求得l0= cm。
（2）测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为 N。
（3）根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F'的图示。
（4）通过比较F'与 的大小和方向,即可得出实验结论。
答案精解精析
基础巩固
1.B “验证力的平行四边形定则”的实验中,需记录弹簧测力计的示数和对应力的方向,故A、C错误;实验过程中,OB和OC绳拉力的方向应与木板平面平行,B正确;在实验中,OB和OC绳的长度应适当长一些,有利于确定力的方向时减小误差。
2.答案
（1）bcd
（2）更换不同的小重物
解析
（1）三条相同的橡皮筋具有相同的劲度系数,故三条橡皮筋的形变量的大小代表了三条橡皮筋的弹力的大小,故必需b、c项。
A、B固定,再结合O点的位置可确定三个力的方向,故必需d项。
（2）最简便的方法是:
更换不同的小重物。
3.
答案 ①O、b两点太近,误差大
②与F1、F2共同作用的效果相同
③F
④B
解析 ①根据标记点和O点确定分力方向时,两点相距远一些,方向确定更准确。
②本实验中两次力的作用效果相同,即橡皮筋形变量及拉伸方向相同。
③平行四边形对角线为合力的理论值,所以F是实际值。
④由图可知B正确。
4.答案
（1）F' F
（2）B （3）BC （4）AC
解析
（1）用平行四边形定则作图得到的是合力的理论值,即F';用一个测力计得到的是实际测量值,即F。
（2）本实验用的科学方法是等效替代法。
（3）以F1和F2为邻边作平行四边形,如图所示,其对角线表示合力F,由图可知,F1=4
N,F=12N,θ1=45°,θ2=30°,θ1>θ2,所以选项B、C正确。
（4）两分力可以同时大于合力,故A正确;结点受三个力作用处于平衡状态,其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力——橡皮条的拉力等大、反向,是一对平衡力,而橡皮条的拉力不是合力,故B错;只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同,故C对;若两个分力的大小变化而方向都不变,则合力必定变化,故D错。
综合提能
1.
答案
（1）4.0
（2）（ⅰ）F1、F2和F合如图所示
（ⅱ）4.0 0.05
解析
（1）测力计的分度值为0.2N,F的大小为4.0N。
（2）（ⅰ）图见答案。
分别以F1、F2为邻边作平行四边形,并作出对角线,即得F合。
（ⅱ）表示F合的线段的长度为20.0mm,F合=
×1N=4.0N。
F合与拉力F的夹角的正切值为tanθ≈
=0.05。
2.
答案
（1）如图甲所示 10.0（9.8、9.9、10.1均正确）
图甲
（2）1.80（1.70~1.90均正确）
（3）如图乙所示
图乙
（4）FOO'
解析
（1）根据表格数据,作出F-l图线,图线的横截距即表示橡皮筋原长,因此l0=10.0cm。
（2）橡皮筋总长l=OA+OB=13.60cm,根据F-l图线,可读出橡皮筋长度l=13.60cm时橡皮筋的拉力为1.80N。
（3）根据平行四边形定则作图,对角线表示合力F'。
（4）若F'与FOO'在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边形定则是正确的。
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