高考物理复习 金版教程 实验三 验证力的平行四边形定则练习.docx

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高考物理复习金版教程实验三验证力的平行四边形定则练习

限时规范特训

（时间：

45分钟　分值：

100分）

1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要两次拉伸橡皮条：

一次是通过细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，在这两次拉伸中（　　）

A．只要求将橡皮条拉到相同的长度

B．要求将橡皮条沿相同的方向拉到相同的长度

C．将弹簧秤拉到相同的刻度

D．将橡皮条和细绳的结点拉到相同的位置

解析：

本实验要研究合力和分力的关系，把第一次两个弹簧秤的拉力F1和F2看作第二次一个弹簧秤的拉力F的分力．而根据合力和分力的关系可知，只有当F1、F2共同作用的效果和F单独作用的效果相同时，才构成分力和合力的关系．在这个实验中，用橡皮条在拉力作用下发生的变化来反映作用效果，这个变化包括橡皮条的伸长方向和伸长量两项，用伸长方向反映橡皮条所受合力的方向，用伸长量反映橡皮条所受合力的大小，仅用伸长量不能完整地反映力的作用效果．因此B选项正确，而A、C选项错误．如果两次拉动使细绳和橡皮条的结点位于同一位置，橡皮条两次的伸长方向和伸长量一定相同，因此D选项正确．

答案：

BD

2.[2020·上海市模拟]在做“互成角度的两个力的合成”的演示实验中，下列叙述中正确的是（　　）

A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大

B．若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧测力计的拉力是分力

C．两次拉橡皮条时，需将橡皮条拉到同一位置，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉的效果相同

D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小，而又要保证橡皮条结点的位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

解析：

当两弹簧测力计夹角较大时，合力小于弹簧测力计的拉力大小，即两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大，A正确；若橡皮条的拉力是合力，则其两个分力与两弹簧测力计的拉力平衡，B错误；实验效果是指橡皮条的形变大小和方向，将橡皮条拉到同一位置，则两次弹簧测力计拉的效果相同，所以C正确；只增大某一只弹簧测力计的拉力大小，而合力不变，则另一只弹簧测力计拉力的方向一定变化，故D错误．

答案：

AC

3.在“验证力的平行四边形定则”实验中，将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上，另一端系上两根细绳OA、OB，O为两细绳与橡皮条的结点，细绳OA跨过钉在木板上的光滑的钉子C，下端挂重力已知的钩码，细绳OB用一个弹簧测力计勾住，如图所示，可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点O的位置．

（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是（　　）

A．两细绳的夹角必须成90°，以便于算出两细绳的合力

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行

D．只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点O达到的位置应与钩码、弹簧测力计同时拉时相同

（2）图中OC与橡皮条延长线的夹角为α，细绳OB与橡皮条延长线的夹角为β，且α＋β>90°，下列操作正确的是（　　）

A．增加钩码个数后，为使结点位置不变，应减小β，同时减小弹簧测力计的拉力

B．增加钩码个数后，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力

C．保持钩码个数不变，将钉子向左移动一些，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力

D．保持钩码个数不变，将钉子向左移动一些，为使结点位置不变，应减小β，同时增大弹簧测力计的拉力

解析：

（1）两细绳的夹角不一定成90°，两分力不一定相等，因此橡皮条不一定与两绳夹角的平分线在同一直线上．

（2）增加钩码个数后，结点向左下移，要使结点还在原位，若减小β，同时减小弹簧测力计的拉力会使结点偏离更远；应增大β，同时增大弹簧测力计的拉力；保持钩码个数不变，将钉子向左移动一些，即OC方向上的力大小不变，使力的方向顺时针转动，为使结点位置不变，由于α＋β>90°，从图可以看出，β肯定减小，F2肯定增大．B、D正确．

答案：

（1）CD　

（2）BD

4.“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示．

（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是力________．

（2）本实验采用的主要科学方法是（　　）

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）实验中可减小误差的措施有（　　）

A．两个分力F1、F2的大小要尽量大些

B．两个分力F1、F2间夹角要尽量大些

C．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行

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

解析：

（1）单弹簧秤拉橡皮筋，需保证与两个弹簧秤拉橡皮筋时等效，即结点O到同一位置，故方向一定沿AO的是F′.

（2）本实验采用的主要科学方法是等效替代法．（3）本实验误差来源主要是摩擦力，故C正确；两个分力F1、F2的大小要尽量大些，一是减小读数误差，二是减小作图误差，故A正确；拉橡皮筋的细绳要长些，标记要远一些，这样便于确定拉力方向，作图更准确，故D正确；两个分力F1、F2间夹角不宜过大或过小，那样作图不方便，容易产生误差，故B错误．

答案：

（1）F′

（2）B（3）ACD

5.如图所示，用A、B两弹簧测力计拉橡皮条，使其伸长到O点（α＋β<

），现保持A的读数不变，而使夹角α减小，适当调整弹簧测力计B的拉力大小和方向，可使O点保持不变，这时：

（1）B的示数应是（　　）

A．一定变大B．一定不变

C．一定变小D．变大、不变、变小均有可能

（2）夹角β的变化应是（　　）

A．一定变大B．一定不变

C．一定变小D．变大、不变、变小均有可能

解析：

“使O点保持不变”即表示A、B拉力的合力的大小和方向不变，则以O为圆心，以A的拉力大小为半径画圆弧如图所示，根据平行四边形定则，按题意α减小，可知B的拉力的大小和方向均发生相应的变化，由图可知B的拉力的大小和角度β都将变小，故

（1）、

（2）均选C.

答案：

（1）C　

（2）C

6.做“验证力的平行四边形定则”的实验中：

（1）所说的合力与两个分力具有相同的效果，是指下列说法中的________．

A．弹簧秤的弹簧被拉长相同长度

B．两弹簧秤相对橡皮条保持相同的角度

C．橡皮条受拉力产生相同的形变

D．使橡皮条在某一方向上伸长到某一相同的长度

（2）根据实验数据画出力的图示如图．图上标出了F1、F2、F、F′四个力，其中________（填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的；比较力________与________的大小和方向，若基本相同，则力的平行四边形定则得到了验证．

解析：

（1）若橡皮条在某方向上达到相同的长度，则表明合力与两个分力具有相同的效果．

（2）F′是依据平行四边形定则合成的力，比较F和F′的大小和方向，即可验证力的平行四边形定则．

答案：

（1）D　

（2）F′　F　F′

7.[2020·广州测试]“验证力的平行四边形定则”实验中

（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：

A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线．

B．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图1所示，记录：

__________、__________、__________.

C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图2所示，小心调整B、C的位置，使__________，记录__________．

（2）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图2中

＝__________.

解析：

（1）B.记录钩码个数（或细线拉力），橡皮筋与细线结点的位置O，细线的方向（说明：

能反映细线方向的其他记录也可以）

C．应使橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合，并记录钩码个数和对应的细线方向．

（2）对结点进行受力分析，设每个钩码的质量均为m，由平衡条件可知，水平方向满足：

4mgcosα＝3mgcosβ，所以

＝

.

答案：

（1）见解析　

（2）

8.

有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：

在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：

（1）改变钩码个数，实验能完成的是（　　）

A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4

B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4

C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4

D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5

（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是（　　）

A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向

B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度

C．用量角器量出三段绳子之间的夹角

D．用天平测出钩码的质量

（3）在作图时，你认为下图中__________是正确的．（填“甲”或“乙”）

解析：

（1）实验中的分力与合力的关系必须满足：

|F1－F2|

（2）A　（3）甲

答案：

（1）BCD　

（2）A　（3）甲

9.李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图所示．

（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力．

（2）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？

（力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示）

答：

__________________________________________________.

（3）在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：

（至少写出两种情况）

答：

____________________________________________________

_________________________________________________________.

解析：

（1）用平行四边形定则作图，即以F1、F2为两邻边作平行四边形，对角线OF就表示合力F.（标上箭头表明方向）

（2）作图法得到的F必为平行四边形的对角线，单个弹簧测力计的拉力F′一定与橡皮筋共线，故张华的实验比较符合实验事实．

（3）F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左．作图时两虚线分别与F1线和F2线不严格平行．

答案：

（1）如图所示

（2）张华做的符合实验事实　（3）见解析

10.如图所示，某小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解．A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：

①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ

②对两个传感器进行调零

③用另一绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数

④取下钩码，移动传感器A改变θ角

重复上述实验步骤，得到表格.

F1

1.001

0.580

…

1.002

…

F2

－0.868

－0.291

…

0.865

…

θ

30°

60°

…

150°

…

（1）根据表格，A传感器对应表中的力__________（选填“F1”或“F2”）．钩码质量为__________kg（保留1位有效数字）．

（2）本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是（　　）

A．因为事先忘记了调零

B．何时调零对实验结果没有影响

C．为了消除横杆自身重力对结果的影响

D．可以完全消除实验的误差

解析：

（1）A传感器中的力均为正值；故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1·sinθ，当θ＝30°时，F1＝1.001N，可求得m＝0.05kg.

（2）在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确．

答案：

（1）F1　0.05　

（2）C