2020届高考物理总复习作业10实验三验证力的平行四边形定则（含解析） 7页

作业10　实验三　验证力的平行四边形定则一、选择题1．(2019年吉林长春模拟)在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，则下列说法中正确的是(　　)A．同一次实验中，O点位置不允许变动B．实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两只弹簧测力计之间的夹角必须取90°D．实验中，要始终将其中一只弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调节另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点解析：为保证等效，必须把橡皮条的某一端拉到同一点，故A正确；实验中还要记录拉力的方向，故B错误；两拉力的夹角可以是其他的合适角度，C错误；实验中不能超出弹簧测力计的最大量程，因此开始时弹簧测力计示数要小于最大量程，D错误．答案：A二、非选择题图10－12．有同学利用如图10－1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F1、F2和F3，回答下列问题：(1)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是(　　)A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．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”)图10－2解析：(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，因此Bn、C、D选项是可以的．(2)为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要记录砝码的个数和OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确．(3)F3的实际作用效果在OC线上，故F3的方向一定竖直向下，F1、F2的理论值与实际值有一定的误差，故甲图符合实际．答案：(1)BCD　(2)A　(3)甲3．某同学用如图10－3所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．图10－3(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.(2)下列不必要的实验要求是________．A．应测量重物M所受的重力B．弹簧测力计应在使用前校零C．拉线方向应与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法．解析：(1)弹簧测力计的最小刻度为0.2N，所以A的读数为3.60N.(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M的重力等大反向，故A项是必要的；弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B项是必要的；只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项也是必要的；实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故没有必要使O点静止在同一位置，D项不必要．(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，可行的解决方法有：①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向：②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)．答案：(1)3.60　(2)D(3)①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)4．(2019年辽宁大连重点中学联考)在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条．n图10－4(1)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________．(填字母代号)A．两细绳必须等长B．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行C．用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数适当大一些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(2)当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图10－4所示．这时弹簧测力计a、b的读数分别为________N和________N.(3)在给出的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力，利用作图法求出合力大小为________N.解析：(1)拉橡皮条的两根细绳长度不需要相等，适当长一些，标记同一细绳方向的两点离得远一些，可以减小在方向描述上的误差；弹簧测力计示数适当大些，可以减小读数误差；弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行，以保证各拉力的方向与木板平行，这样能够在白纸上记录下各力的方向，选项B、C、D正确．(2)注意弹簧测力计上最小一格表示0.1N，读数时有效数字要保留到小数点后两位．(3)可在方格纸上选一个小格的边长为0.5N，作出两个拉力的图示，以这两个拉力为邻边作平行四边形，则所夹的对角线就表示合力的大小和方向．量出该对角线的长度，看其是标度的多少倍，求出合力的大小．答案：(1)BCD　(2)4.00　2.50(3)见图10－5　4.7(4.5～4.9均算对)图10－55．(2019年兰州市第一中学期中)“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10－6甲所示，记录结点O的位置、钩码个数及细线方向；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10－6乙表示，小心调整B、C的位置，使________，并记录钩码个数及细线方向．n图10－6(2)如果“验证力的平行四边形定则”得到验证，那么图10－6乙中＝________．解析：(1)验证力的平行四边形定则时，用一根细线拉橡皮筋的力和用两根细线拉橡皮筋的力效果相同，故两次拉橡皮筋时必须使橡皮筋伸长到同一位置，因此需要记录的有B步骤中：钩码个数(或细线拉力)、橡皮筋与细线的结点位置O、细线的方向(能反映细线方向的其他记录也可以)；C步骤中：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)设每个钩码的质量为m，水平方向受力平衡，有4mgcosα＝3mgcosβ，解得＝.答案：(1)橡皮筋下端伸长到O点　(2)6．(2019年衡阳模拟)如图10－7所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解．图10－7A、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：(g取10m/s2)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用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；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.F11.0010.580…1.002…F2－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(保留一位有效数字)．(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nD．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＝F1sinθ，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图10－87．某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板．实验方案如下：①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长；②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点，在橡皮筋的中点O用细绳系住重物，使重物自然下垂，如图10－8甲所示；③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点，如图10－8乙所示．(1)为完成本实验，下列还必须测量的物理量为________．(填选项前字母)A．小重物的质量B．细绳的长度C．图甲中OA段橡皮筋的长度D．图乙中OA和OB段橡皮筋的长度(2)在完成本实验的过程中，必须注意的事项是________．(填选项前字母)A．橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同B．图乙中A、B两点必须等高C．图乙中连接小重物细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上D．记录图甲中O点的位置和OA的方向E．记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向(3)若钉子位置固定，利用现有器材改变实验效果，可采用的方法是________________________________．解析：(1)橡皮筋遵循胡克定律，要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，根据拉力大小与伸长量成比例作力的图示．为了使两次实验效果相同，必须记下O点的位置来作参照，故选C、D.(2)橡皮筋连接的细绳要稍微长些，并非要求等长，A错误；图乙中A、B两点不用必须等高，B错误；图乙中连接小重物的细绳可以在OA、OB夹角的角平分线上，也可以不在，C错误；图甲中O点的位置和OA的方向不需要记录，D错误；需要记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向，E正确．(3)在钉子位置不变的情况下，要改变实验效果，只有改变小重物的质量．故可采用的方法是更换小重物．答案：(1)CD　(2)E　(3)更换小重物8．(2019年山东枣庄模拟)“探究求合力的方法”的实验装置如图10－9甲所示．n图10－9(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图10－9甲所示．其中，细绳CO对O点的拉力大小为________N；(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上．由图求出合力的大小F合＝________N(保留两位有效数字)；(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数．那么，该弹簧的劲度系数k＝________N/m(保留两位有效数字)．解析：由题图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应5．0mm，2.60N对应48.0mm，由胡克定律，F＝kx，解得k＝＝60N/m.答案：(1)2.60　(2)如图10－10所示　5.1　(3)60图10－10n