实验三 验证力的平行四边形定则（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料 17页

‎1．(多选)对于“验证力的平行四边形定则”的实验，某同学有以下认识：‎ A．实验中两个分力的夹角取得越大越好 B．细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行 C．拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时，应使这两个点的距离尽量远些 D．作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向 以上操作可以减小误差的是________．‎ 答案：BCD ‎2．某同学做“验证力的平行四边形定则”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．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．‎ ‎(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．‎ ‎(2)本实验采用的科学方法是________．‎ 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)实验时，主要的步骤是：‎ A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；‎ B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；‎ C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；‎ D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；‎ E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；‎ F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．‎ 上述步骤中，①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；‎ ‎②遗漏的内容分别是_____________和_______________．‎ ‎3．某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．钩码个数N1＝N2＝2，N3＝4‎ B．钩码个数N1＝N3＝3，N2＝4‎ C．钩码个数N1＝N2＝N3＝4‎ D．钩码个数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，你认为图中________是正确的(填“甲”或“乙”)．‎ ‎4．在“探究求合力的方法”的实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．‎ ‎(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：‎ 弹力F/N ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ ‎3.50‎ 伸长量x/(10－‎2 m)‎ ‎0.74‎ ‎1.80‎ ‎2.80‎ ‎3.72‎ ‎4.60‎ ‎5.58‎ ‎6.42‎ 根据表中数据在图中作出F－x图象并求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m；‎ ‎(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F合；‎ ‎(3)由图得到F合＝________N.‎ ‎(2)弹簧秤的读数为2.10 N，选标度 合力的图示如图所示．‎ ‎5．在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：‎ A．在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；‎ B．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；‎ C．记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；‎ D．在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O，并记下此位置，如图所示；‎ E．记下测力计的读数F′和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，比较这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相近；‎ F．用刻度尺测量出P、O之间的距离并记录；‎ G．改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论．‎ ‎(1)上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是________________‎ ‎(填选项前的字母)；正确的操作应为_______________________．‎ ‎(2)上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是__________________________________________(填选项前的字母)；‎ ‎(3)将以上实验步骤按正确顺序排列，应为___________________‎ ‎(填选项前的字母)．‎ 答案：(1)B　只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉到O点　(2)F　(3)DCABEG ‎6．用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如下图甲所示，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，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．‎ ‎(1)本实验中“等效代替”的含义是________．‎ A．橡皮筋可以用细绳替代 B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果 C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果 D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代 ‎(2)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值，______是合力的实验值．‎ ‎(3)(多选)完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________．‎ A．拉橡皮筋的绳细一些且长一些 B．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行 C．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 D．使拉力F1和F2的夹角很小 解析：(1)验证平行四边形定则的实验中，第一次同时用两个弹簧测力计作用在橡皮筋上，将橡皮筋与细线的结点拉到一个合适的位置，第二次只用一个弹簧测力计作用在橡皮筋上，使橡皮筋与细线的结点到达同样的位置，可见两次弹簧测力计对橡皮筋产生的作用效果相同，可以等效替代，故选D.(2)根据第(1) ‎ 答案：(1)D　(2)F′　F　F′　(3)ABC ‎7．将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．‎ ‎(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________ N和________ N.‎ ‎(2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．‎ 答案：(1)2.50(4.00)　4.00(2.50)　(2)见解析图 ‎8.如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，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．‎ ‎(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_____________．‎ 解析：(1)用橡皮筋验证平行四边形定则需要测量的是三条橡皮筋的伸长量及其拉伸的方向，与细绳的长度无关，故上述操作中A不需要，B和C是需要的；为了确保力的合成的等效性，悬挂重物后结点O的位置必须相同，所以上述操作中的D也是必需的．‎ ‎(2)因为钉子的位置已固定，为了继续进行实验，可改变重物的质量再次进行验证．‎ 答案：(1)BCD　(2)更换不同的小重物 ‎9．甲、乙、丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”实验，所用弹簧测力计的量程为0～5 N，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A点，橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，如下图所示，此时细绳都与平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小．‎ 甲同学：F1和F2的方向互相垂直，F1＝3.0 N、F2＝3.8 N；乙同学：F1和F2方向间的夹角约为30°，F1＝F2＝4.0 N；丙同学：F1和F2方向间的夹角约为120°，F1＝F2＝4.0 N．这三位同学中操作不正确的是哪一位？并说明原因．‎ ‎10．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将弹簧秤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秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧秤的示数为F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：‎ F/N ‎0‎ ‎0.50‎ ‎ 1.00‎ ‎1.05‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ l/cm l0‎ ‎10.97‎ ‎12.02‎ ‎13.00‎ ‎13.98‎ ‎15.05‎ ‎③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新记为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.‎ 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＝‎6.00 cm，OB＝‎7.60 cm，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．‎ 解析：(1)做出F－l图象，求得直线的截距即为l0，可得l0＝‎10.00 cm.‎ ‎(4)通过比较F′和FOO′的大小和方向，可得出实验结论. ‎ 答案：(1)10.00　(2)1.80　(3)见解析图　(4)FOO′‎ ‎ 11．(多选)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学认为实验过程中必须注意以下几项，其中正确的是(　　)‎ A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两细绳夹角的平分线在同一直线上 C．读数时视线要正对弹簧测力计的刻度 D．两拉力之间的夹角不能太小，也不能太大 ‎12．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。‎ ‎(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．两根细绳必须等长 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，两弹簧测力计示数应适当大一些 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，并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、细绳、橡皮条都应与木板平行，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。弹簧测力计示数适当大一些可减小读数误差。选项B、C、D ‎(3)‎ ‎4．70(4.50～4.90均可)‎ ‎13.某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋(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用细绳连接于结点O，两条橡皮筋的另一端分别挂在墙上的钉子A及重物C上，同时用一条细绳一端与结点O相连，另一端用钉子B固定在墙上。’‎ ‎(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________。‎ A．测量细绳OB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 E．记录细绳OB的位置 F．使橡皮筋OA、细绳OB交换位置并保持O点位置不变，再重新固定细绳和橡皮筋，测量橡皮筋的长度 ‎(2)要完成该实验，该同学在操作过程中，对减小实验误差有益的做法是________。‎ A．两橡皮筋必须等长、粗细相同 B．细绳、橡皮筋都应与竖直墙面平行 C．橡皮筋伸长量应尽可能大 D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 解析：(1)要验证平行四边形定则，需要测量力的大小和方向，故需要测量橡皮筋的原长及拉伸后的长度，因橡皮筋的劲度系数相同，根据橡皮筋的形变量可以测出三个力的比例关系，从而作出力的图示，进而验证平行四边形定则，由实验原理知，必需的操作为BCDEF。‎ ‎(2)因为要根据橡皮筋的形变量确定力的大小，故必须保证橡皮筋完全相同；要保证测量误差较小，还需要保证三个力在一个平面内；在标记力的方向时，应使所描两点的距离较大，减小作图时的误差，故A、B、D正确。‎ 答案：(1)BCDEF　(2)ABD ‎14.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段绳子的拉力F1、F2和F3，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)根据实验原理及操作，在作图时，你认为图中________是正确的。(填“甲”或“乙”)‎ ‎15．一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。‎ ‎(1)如图(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶______时电子秤的示数F。‎ ‎(2)如图(b)，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、______________和电子秤的示数F1。‎ ‎(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使____________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。‎ ‎(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若________________，则平行四边形定则得到验证。‎ 答案：(1)静止 ‎(2)三根细线的方向 ‎(3)结点O的位置 ‎(4)F和F′在误差范围内重合 ‎16．某课外科技活动小组学习了平行四边形定则后，利用DIS实验装置研究“力的合成与分解”，如图所示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0.3 m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，得到如下表格。‎ F1‎ ‎4.004‎ ‎2.320‎ ‎…‎ ‎4.008‎ ‎…‎ F2‎ ‎－3.472‎ ‎－1.164‎ ‎…‎ ‎3.460‎ ‎…‎ θ ‎30°‎ ‎60°‎ ‎…‎ ‎150°‎ ‎…‎ ‎(1)根据表格，A传感器对应的表中力为________(填“F1”或“F2”)，钩码质量为________kg(结果保留一位有效数字)。‎ ‎(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 ‎17．在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图甲所示的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上砝码盘，通过改变盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下：‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 砝码质量m/g ‎0‎ ‎30‎ ‎60‎ ‎90‎ ‎120‎ ‎150‎ 弹簧的长度x/cm ‎6.00‎ ‎7.14‎ ‎8.34‎ ‎9.48‎ ‎10.64‎ ‎11.79‎ ‎(1)小明同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出xm图象如图乙所示，根据图象他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系。他结论错误的原因是：‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：________________，该弹簧的劲度系数k＝______N/m(取g＝10 m/s2，结果保留三位有效数字)。‎ ‎(3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________。(填“偏大”“偏小”或“相同”)‎ ‎ ‎