【骄子之路】2023高考物理一轮复习 2.5实验：验证力的平行四边形定则课时强化作业

课时强化作业九　实验：验证力的平行四边形定则一、选择题1．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，下面提供的方法中可以减小实验误差的是(　　)A．用两个弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的读数达到最大值B．用弹簧测力计拉橡皮条时，应使之与木板平行C．两个分力F1、F2间的夹角越大越好D．拉橡皮条的细绳稍短一些即可解析：两个弹簧测力计拉橡皮条时，F1、F2的数值应适当大些，但要保证F1、F2和F′都应在弹簧测力计的量程以内，选项A错误；弹簧测力计与木板平行，以确保拉力的方向就在与木板平行的白纸记录的方向上，从而减小了力的测量误差，选项B正确；F1和F2间的夹角太小和太大，作出的平行四边形的误差都大，F1和F2的夹角应适当大些，拉橡皮条的细绳应稍长些，使记录的力的方向更准确，故选项C、D错误．答案：B2．如图所示，在“共点力合成”实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用力F1与F2拉两个弹簧秤，使这端拉至O点，若要这端始终位于O点，但使F2大小不变地沿顺时针转过某一小角度，相应地使F1的大小及图中β角作以下的哪些变化是可能的(　　)A．增大F1的同时增大β角B．增大F1的同时保持β角不变C．增大F1的同时减小β角D．减小F1的同时减小β角解析：若要这端点始终在O点，就是F1、F2的合力保持不变，力的平行四边形如图所示，由图可知(1)增大F1的同时减小β，选项C正确．若保持β角不变，增大F1也可以保持合力不变，如图所示(2)，故选项B正确，增大F1的同时增大β，如图所示(3)，故选项A正确，由作图可知减小β的同时减小F1是不可能保持结点位置不变．　　答案：ABC3．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指(　　)6\nA．弹簧测力计的弹簧被拉长B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C．细绳套受拉力产生形变D．使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度解析：在该实验中合力与分力之间是等效替代关系．实验中的实验效果相同是指用一根橡皮条将结点拉伸到两根橡皮条共同作用时结点所在的位置，即橡皮条的伸长量相同且在同一方向上．故选项D正确．答案：D4．在做“互成角度的两个力的合力”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，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，以下操作错误的是(　　)A．同一次实验过程中，O点位置允许变动B．实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小解析：实验中有严格的要求：结点O在实验中保持不动；弹簧测力计不要达到最大量程，因为一个达到最大，另一个弹簧测力计不好调整，实验中两个测力计的拉力夹角不宜过大，也不宜过小，取90°也可以，但不是必须取90°，故选项A、C、D的操作错误，选项B的操作正确．答案：ACD二、非选择题5．(2015届沈阳市东北育才学校高三月考)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)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：三条橡皮筋是相同的，所以当施加拉力后三条橡皮筋的弹力的大小之比等于其伸长量之比，实验过程中应测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，还需记录悬挂重物后O的位置，改变条件再次验证力的平行四边形定则，可以更换小重物，从而改变对橡皮筋的拉力．6\n答案：(1)bcd　(2)更换小重物6．用等效替代法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“等效替代”的含义是________．A．橡皮筋可以用细绳替代B．左侧测力计的作用效果可以替代右侧测力计的作用效果C．右侧测力计的作用效果可以替代左侧测力计的作用效果D．两测力计共同作用的效果可以用一个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．解析：(1)验证平行四边形定则的实验中，第一次同时用两个测力计作用在橡皮筋上，将橡皮筋与细绳的结点拉到一个合适的位置O，第二次只用一个弹簧测力计作用在橡皮筋上，使橡皮筋与细绳的结点到达同样的位置O，可见两次测力计对橡皮筋产生的作用效果相同，可以等效替代，故选项D正确．(2)根据第(1)问的分析可知，力F′一定沿AO方向；根据平行四边形定则合成出来的力F是F1、F2合力的理论值，而力F′是合力的实验值．答案：(1)D　(2)F′　F　F′7．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，每个钩码的质量相等，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)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(　　)6\nA．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”)解析：(1)实验中的合力与分力必须满足的关系是|F1－F2|<F3<|F1＋F2|，由于本实验中A、B是不同的两点，AO、BO两绳不可能同时处于竖直状态，所以选项A错误，选项B、C、D均正确．(2)在实验中需要记录两个分力及合力的大小和方向，所以除需要记录钩码的数量外，拆下铜码前必须记录结点O的位置，并记录OA、OB、OC的方向，故选项A正确；本实验不需要测量钩码的质量，可以每个钩码的重量为一个单位标度，画出力的图示，故选项B、C、D错误．(3)F3的方向一定是竖直向下的，F合可能不在竖直线上存在一些误差，故图甲是正确的．答案：(1)BCD　(2)A　(3)甲8．某同学在学完“力的合成”后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则．他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验．A．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数FC．将一根大约30cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上．在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧测力计的示数如图(甲)所示D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图(乙)所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′(1)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________N.(2)在步骤D中，合力F′＝________N.(3)若________，就可以验证力的平行四边形定则．解析：(1)弹簧测力计读数时要估读，读数3.00N.6\n(2)利用刻度尺和三角板在图(乙)上由已知的两个力作出平行四边形如图所示．测量出平行四边形的对角线的长度与标度1N的长度比较，可求出F′的大小为(5.0±0.2)N.(3)若F′在竖直方向且数值与F近似相等，则在实验误差允许的范围内可以验证力的平行四边形定则．答案：(1)3.00　(2)(5.0±0.2)N　(3)F′在竖直方向且数值与F近似相等9．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.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6\n解析：(1)A传感器中力均为拉力，即均为正值，故A传感器对应的是表中的F1，平衡时，mg＝F1sinθ，当θ＝30°时，F1＝1.001N可求得m＝0.05kg.(2)改变A传感器位置后，在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为清除杆的自重对实验结果的影响，故选项C正确．答案：(1)F1　0.05　(2)C6