2022版高考物理一轮复习演练：专题2 实验3 验证力的平行四边形定则

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1．(2020年西安名校联考)(1)验证“力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示，A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB、OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．图甲中弹簧测力计B的示数为________N；图乙中的F和F′两力中，方向一定沿OA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
【答案】(1)11.40 F (2)B
【解析】(1)弹簧测力计的分度值是0.1 N，估读到下一位，读数为11.40 N．一定沿OA方向的是用一个弹簧测力计拉时的力F，由于实验误差，平行四边形对角线不一定沿OA方向．
(2)本实验采用的是等效替代法．
2．(2020届郑州质检)某同学利用如图所示的装置探究共点力合成的规律，图中GE是橡皮条，图甲表示用两个互成角度的拉力牵拉橡皮条，图乙表示用一个拉力牵拉橡皮条，图中所挂钩码数和滑轮的位置可自由调节，下列说法正确的是( )
A．图甲中两个拉力的方向必须相互垂直
B．甲、乙两图中，橡皮条拉伸方向EO必须水平
C．甲、乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置O
D．图甲中实验完成后，可更换橡皮条，继续进行图乙中实验
【答案】C
3．(多选)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究求合力的方法，如图所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋拉力的大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是 ( )
A．实验过程中需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长
B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C．以OB、OC为两邻边作力的平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度相等
D．多次实验中O点不必固定
【答案】AD
4．某同学利用如图所示的装置验证力的平行四边形定则．图甲中GE是橡皮条，轻质小圆环挂在橡皮条的下端；图乙中用两个互成角度的拉力F1，F2将小圆环拉至O点；图丙中用一个拉力F将小圆环仍拉至O点．下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A．进行图乙中的操作时，拉力F1、F2的方向一定相互垂直
B．在图乙、丙中，橡皮条必须沿竖直方向拉伸
C．在图乙、丙中，必须将小圆环拉至相同的位置
D．图乙操作完成后，可更换橡皮条，继续完成图丙所示的实验步骤
【答案】C
5．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两只弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.
(1)某同学在做该实验时认为
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好
B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是________(填相应的字母)．
(2)若两只弹簧测力计的示数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则________(填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是________________________________________________．
【答案】(1)ABC (2)不能 量程太小
6．根据要求，完成“验证力的平行四边形定则”实验．
甲 乙 丙
(1)如图甲所示，把白纸固定在木板上后，再把木板竖立在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，另一端B连接两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上3个钩码和4个钩码(每个钩码重 1 N)，调整滑轮的位置，稳定后结点B位于O处，记下________和两条细绳的方向，取下滑轮及钩码．
(2)如图乙所示，取某单位长度表示1 N，用力的图示作出两条细绳的拉力F1和F2；再用一个弹簧测力计把结点B也拉至O处，记下弹簧测力计的示数F′＝________N，取下弹簧测力计．
(3)在图丙中作出F1和F2的合力F及拉力F′的图示．
(4)对比F和F′的大小和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是____________________________________(填一个原因)．
【答案】(1)O的位置 (2)5.0
(3)(4)见解析
【解析】(1)本实验中应记录结点O的位置．
(2)示数为5.0 N.
(3)力的图示如图所示．
(4)产生误差的原因有：测量存在误差；作图没有画准；弹簧测力计自身重力的影响；滑轮与绳之间的摩擦力等．
综合提升练
7．完成以下“验证平行四边形定则”实验的几个主要步骤：
(1)如图甲所示，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置O和两弹簧测力计的示数F1、F2.以及两细绳套的方向．
甲 乙

丙
(2)如图乙所示，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到________，记下细绳套的方向(如图丙中的c)，读得弹簧测力计的示数F＝________.
(3)如图丙所示，按选定的标度作出了F1、F2的图示，请在图丙中：
①按同样的标度作出力F的图示；
②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′.
【答案】(2)同一位置O点 4.0 N
(3)如图所示
8．某同学用如图甲所示的装置探究求合力的方法．将一木板(图中未画出)竖直放置，与铁架台和轻弹簧所在平面平行．其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：
甲 乙
(1)如图甲所示，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O.
(2)卸下钩码，然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的________及两弹簧测力计相应的示数．图乙中B弹簧测力计的示数为________N.
(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA，FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA，FB的合力F′.
丙
(4)已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示，观察比较F和F′，得出结论：________________.
【答案】(2)方向 3.60 (3)图见解析
(4)在实验误差允许的范围内F和F′相等
【解析】(2)根据实验原理，要记录细绳套AO、BO的方向和拉力大小，拉力大小由弹簧测力计读出，分度值为0.1 N，估读一位，B弹簧测力计的示数为3.60 N.
(3)作图如下．
(4)在实验误差允许的范围内F和F′相等．
9．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尝试验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、小重物若干、木板．
实验方案如下：
甲 乙
①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连；
②将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上的A点，在橡皮筋的中点O再用细线系重物，并自然下垂，如图甲所示；
③将*橡皮筋的另一端细线固定在竖直板上的B点，如图乙所示．
(1)为完成本实验，下列必须测量的物理量是________．
A．小重物的质量
B．细绳的长度
C．橡皮筋的原长
D．图甲中OA段橡皮筋的长度
E．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________．
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．图乙中连接小重物的细绳必须在OA、OB夹角的平分线上
D．记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向
(3)钉子位置固定，若利用现有器材，改变条件，可采用的方法是____________________．
【答案】 (1)CDE (2)D (3)更换质量不同的重物