物理必修 第一册4 力的合成和分解同步练习题

这是一份物理必修 第一册4 力的合成和分解同步练习题，共8页。试卷主要包含了在探究求合力的方法的实验中等内容，欢迎下载使用。
1.(2024山东潍坊高一校考)某同学用如图所示的实验装置来验证力的平行四边形定则。木板竖直固定,将白纸贴在木板上,弹簧测力计A上端用细线悬挂于板上P点,下端用细线挂一重物M,测出M的重力。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A和B的示数,并记录O点的位置和细线的方向,作出两拉力的合力及M重力的图示,在误差允许的范围内若图示中合力与重力等大反向,则平行四边形定则成立。
(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.弹簧测力计应在使用前校准
B.细线方向应与木板平面平行
C.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A的指针示数稍稍超出量程,请你提出一个解决办法: 。
2.在探究求合力的方法的实验中:
(1)已有实验器材:木板、白纸、图钉、细绳套、橡皮筋、铅笔、刻度尺,完成本实验还需要从下列器材中选取的实验器材是 ;
(2)本实验中等效替代的含义是 ;
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.弹簧测力计的读数可以用有向线段来替代
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.两个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
(3)实验中,弹簧测力计拉橡皮筋时的指针位置如图甲所示,此时示数为 N;
(4)王嘉同学得到合力与分力的大小和方向后,分别用三条带箭头的线段表示,并用虚线连接三条线段的箭头端,如图乙所示。他在数据处理中存在的错误是 。
A.两个分力之间的夹角不是直角
B.没有选用统一的标度表示力的大小
C.连接三条线段箭头时用的虚线,应该用实线
3.某研究小组做探究两个互成角度的力的合成规律的实验,所用器材有:方木板一块、白纸、量程为5 N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、刻度尺、图钉(若干个)。
(1)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方木板上的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 。
(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是 。
B组关键能力提升练
4.甲、乙两实验小组分别利用传感器、弹簧测力计来探究力的合成规律,装置如图所示。
(1)甲、乙两实验中须保持O点位置不变的是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)甲实验中测得两传感器的拉力分别为F1、F2,钩码总重力为G,下列数据不能完成实验的是 。
A.F1=F2=1.00 N,G=3.00 N
B.F1=F2=3.00 N,G=4.00 N
C.F1=F2=G=4.00 N
D.F1=3.00 N,F2=4.00 N,G=5.00 N
(3)乙实验中保持O点的位置不变,初始时α+β>90°,现使α角不变,β角缓慢增大至90°。则此过程中,有关两弹簧测力计示数FA、FB的变化,下列说法正确的是 。
A.FA减小、FB减小
B.FA增大、FB增大
C.FA减小、FB先减小后增大
D.FA增大、FB先减小后增大
5.某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材验证力的平行四边形定则。实验时,先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上,另一端挂矿泉水瓶,如图甲所示;然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上,另一端连接于结点O,在结点O挂矿泉水瓶,静止时用智能手机的测角功能分别测出AO、BO与竖直方向的偏角α、β,如图乙所示。改变钉子B的位置,按照上述方法多测几次。
(1)依据上述方案并根据力的平行四边形定则,为画出力的合成图,必须的操作是 (选填选项前的字母)。
A.实验中要使AO、BO长度相同
B.要测量弹簧的原长
C.要测量图甲、乙中弹簧的长度
D.实验中要使结点O的位置始终固定不变
(2)根据实验原理及操作,为验证力的平行四边形定则,在作图时,图中 (选填“丙”或“丁”)是正确的。
(3)某次实验中测得乙图中α=30°,β=45°,保持α偏角不变,将OB从乙图中位置沿顺时针缓慢转到水平位置,则OA中弹簧的长度将 ,OB中弹簧的长度将 (均选填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”)。
参考答案
分层作业21 实验:探究
两个互成角度的力的合成规律
1.解析 (1)该弹簧测力计的最小分度值为0.1 N,则图中A的示数为2.80 N。
(2)实验需要准确记录弹簧测力计的弹力大小,所以弹簧测力计应在使用前校准,故A正确;为了确保力的方向的准确性,细线方向应与木板平面平行,故B正确;为了实验具有普遍性,可以改变拉力,进行多次实验,每次都需要准确记录弹簧测力计A、B的弹力大小和方向,不必每次都要使O点静止在同一位置,故C错误。
(3)弹簧测力计A的指针示数稍稍超出量程,则可以减小B的拉力(或减小重物质量、或将A换成量程较大的测力计、或改变B的方向等)。
答案 (1)2.80 (2)C (3)减小B的拉力(或减小重物质量、或将A换成量程较大的测力计、或改变B的方向等)
2.解析 (1)在探究求合力的方法中,不需要钩码、打点计时器、天平,但是需要确定合力与分力的大小、方向,所以需要弹簧测力计。故选C。
(2)本实验所采用的科学思想方法是等效替代法,其等效的思想是两个分力的作用效果与合力的作用效果相同,即两个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。故选D。
(3)图中弹簧测力计的每一小格为0.1 N,所以图中所测力的大小为2.65 N。
(4)由图乙可知,该同学作力的图示时没有选取统一的标度,在实验过程中两分力间的夹角不宜太小也不宜太大,两分力不需要保证垂直,连接三条线段箭头时用虚线。故选B。
答案 (1)C (2)D (3)2.65 (4)B
3.解析 (1)①根据探究两个互成角度的力的合成规律实验的操作步骤可知,有重要遗漏的步骤的序号是C和E。②在C中未记下两条细绳套的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。
(2)为了提高实验精度,弹簧测力计读数尽可能大一些,标注细绳方向的两点尽可能远一点,标度尽可能小一些,两力F1、F2夹角不宜过大或过小,故选B。
答案 (1)①C E ②记下两条细绳套的方向 把橡皮条的结点拉到同一位置O (2)B
4.解析 (1)图甲根据图像可以测量出两拉力及重物重力的大小以及方向,直接验证,不需要保持O点位置不变;图乙是两弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力相比较,需要保持O点位置不变,所以甲、乙两实验中须保持O点位置不变的是乙。
(2)两传感器的拉力F1、F2和钩码总重力G的合力为零。A选项中两拉力合力范围为0~2 N,重力不在这个范围内,不能平衡,故A不能完成实验,符合题意;B选项中两拉力合力范围为0~6 N,重力在这个范围内,能平衡,故B能完成实验,不符合题意;C选项中两拉力合力范围为0~8 N,重力在这个范围内,能平衡,故C能完成实验,不符合题意;D选项中两拉力合力范围为1~7 N,重力在这个范围内,能平衡,故D能完成实验,不符合题意。
(3)实验中保持O点的位置不变,弹性绳中拉力不变,初始时α+β>90°,现使α角不变,β角缓慢增大至90°,则FAsin α=FBsin β,FAcs α+FBcs β=F拉,得FB增大,FA增大,故B正确,A、C、D错误。
答案 (1)乙 (2)A (3)B
5.解析 (1)要画出力的合成图,需知道图乙中两个弹簧的拉力(分力)大小和方向(已测出)和图甲中弹簧的拉力(合力)大小和方向(与瓶的重力方向相反),由于弹簧完全相同,则其拉力大小与伸长量成正比,即可以用伸长量替代拉力大小,因此,既要测量弹簧的原长,又要测量图甲、乙中弹簧的长度,选项B、C正确。
(2)实际合力方向与x1方向相反,而按照平行四边形定则求得的合力方向与其应略有不同,图丙正确。
(3)如图所示,合力不变,OA的拉力方向不变,OB的方向变化,由图可知,当OB沿顺时针缓慢转到水平位置,OA中弹簧的长度将一直增大,OB中弹簧的长度将先减小后增大。
答案 (1)BC (2)丙 (3)一直增大 先减小后增大