（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)11 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則（含解析）新人教版

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則1(2018·洛陽(yáng)三模)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩(1)本實(shí)驗(yàn)中，下列選項(xiàng)中可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_A兩個(gè)分力F1、F2間的夾角盡量小些B兩個(gè)分力F1、F2要盡量大些C拉橡皮筋的細(xì)繩要稍短一些D實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要與彈簧秤刻度盤垂直(2)本實(shí)驗(yàn)中，若將細(xì)繩換成橡皮筋，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果_發(fā)生變化(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)(3)為了完成實(shí)驗(yàn)，在用兩個(gè)完全相同的彈簧秤成一定角度拉橡皮筋時(shí)，必須記錄的有_A兩細(xì)繩的方向B橡皮筋的原長(zhǎng)C兩彈簧秤的示數(shù) D結(jié)點(diǎn)O的位置答案(1)BD(2)不會(huì)(3)ACD解析A項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)是通過作圖得出結(jié)果，兩個(gè)分力F1、F2間的夾角盡量大些，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)是通過作圖得出結(jié)果，故在不超出量程的情況下為了減小誤差應(yīng)讓拉力盡量大些，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，為了準(zhǔn)確記下拉力的方向，故采用兩點(diǎn)描線時(shí)兩點(diǎn)應(yīng)盡量距離大一些，故細(xì)繩應(yīng)長(zhǎng)些，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，為了防止出現(xiàn)分力的情況，應(yīng)讓各力盡量貼近木板，且與木板平行，同時(shí)，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度，故D項(xiàng)正確；(2)由于O點(diǎn)的作用效果相同，將兩個(gè)細(xì)繩套換成兩根橡皮條，不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果(3)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證力的平行四邊形定則，要根據(jù)兩個(gè)彈簧拉橡皮筋時(shí)兩個(gè)拉力的大小和方向做出平行四邊形求出其合力大小，然后與一個(gè)彈簧拉橡皮筋時(shí)的拉力大小進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論，故需要記錄的是兩彈力的大小和方向2某同學(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，如圖(a)所示(1)試在圖(a)中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是_A兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力C兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同D若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可(3)如圖(b)所示是甲和乙兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中哪一個(gè)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)？(力F是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示)_(4)在以上比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中，造成誤差的主要原因是：(至少寫出兩種情況)_.答案(1)見解析圖(2)AC(3)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果(4)見解析解析(1)以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線OF即為所求的合力(如圖所示)(2)兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與橡皮筋的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關(guān)系，B項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)點(diǎn)位置不變，合力不變，當(dāng)一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小改變時(shí)，另一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小和方向必須都改變，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；正確的只有A、C兩項(xiàng)(3)用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉結(jié)點(diǎn)的拉力與橡皮筋拉力一定在同一直線上，故甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)(4)F1的方向比真實(shí)方向偏左；F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左；作圖時(shí)兩虛線沒有分別與F1線和F2線平行(任選其二)3(2018·安陽(yáng)二模)如圖所示，在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)中，只有一個(gè)彈簧秤，但是某同學(xué)仍完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作后得到的數(shù)據(jù)如圖所示(1)假如你是該同學(xué)，請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)中的操作步驟：在橡皮條的自由端拴一細(xì)繩和彈簧秤，拉動(dòng)橡皮條的結(jié)點(diǎn)到O，記錄O點(diǎn)的位置，記下彈簧秤的讀數(shù)F1和方向，并記錄細(xì)繩的方向；改變彈簧秤和細(xì)繩的方向，拉橡皮條的節(jié)點(diǎn)到位置O，使細(xì)繩在原來_的方向上，彈簧秤在原來_的方向上，并記錄彈簧秤讀數(shù)；單獨(dú)用彈簧秤拉細(xì)橡皮條的結(jié)點(diǎn)到位置O，并記錄_(2)請(qǐng)?jiān)诜娇蛑凶鲌D完成該同學(xué)未完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理答案(1)彈簧秤；細(xì)繩；彈簧秤的讀數(shù)及方向；(2)如解析圖解析(1)實(shí)驗(yàn)要測(cè)出拉力的大小與方向，由實(shí)驗(yàn)可知，實(shí)驗(yàn)步驟為：改變彈簧秤和細(xì)繩的方向，拉橡皮條的節(jié)點(diǎn)到位置O，使細(xì)繩在原來彈簧秤的方向上，彈簧秤在原來細(xì)繩的方向上，并記錄彈簧秤讀數(shù)；單獨(dú)用彈簧秤拉細(xì)橡皮條的結(jié)點(diǎn)到位置O，并記錄彈簧秤的讀數(shù)及方向(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)度，作出兩力的合力如圖所示：4.某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為_ N.(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是_(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)A應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力B彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零C拉線方向應(yīng)與木板平面平行D改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置(3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法答案(1)3.6(2)D(3)改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的大小減小重物M的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì)、改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的方向等)解析(1)由圖知彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2 N，按“二分之一”估讀法可知小數(shù)點(diǎn)后保留一位，故讀得結(jié)果為3.6 N.(2)本實(shí)驗(yàn)中是利用平衡條件確定兩拉力的合力與重物M所受重力等值反向，故A項(xiàng)是必要的因彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)誤差影響到各拉力的測(cè)量值，且不能保證各拉力的真實(shí)值之比與測(cè)量值之比相等，故B項(xiàng)也是必要的因只有拉線方向與木板平行時(shí)才能保證各力在豎直板上記錄的方向與真實(shí)方向相同，故C項(xiàng)亦是必要的由于本實(shí)驗(yàn)中只需測(cè)出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗(yàn)證平行四邊形定則，而當(dāng)測(cè)力計(jì)A的拉力不同時(shí)O點(diǎn)的位置就不同，故不可能也無(wú)必要使O點(diǎn)靜止在同一位置，答案為D項(xiàng)(3)見答案5.(2018·福建聯(lián)考)用如下的器材和方法可以驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”在圓形桌子透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個(gè)光滑的滑輪，其中，滑輪P1固定在桌子邊，滑輪P2、P3可沿桌邊移動(dòng)第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：A在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)O靜止；B在白紙上描下O點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，作出三拉力的圖示；C以繞過P2、P3繩的兩個(gè)力為鄰邊作平行四邊形，作出O點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對(duì)角線，量出對(duì)角線的長(zhǎng)度；D檢驗(yàn)對(duì)角線的長(zhǎng)度和繞過P1繩拉力的圖示的長(zhǎng)度是否一樣，方向是否在一條直線上(1)這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為2m，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定大于_且小于_(2)第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變滑輪P2、P3的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量，使結(jié)點(diǎn)平衡，繩的結(jié)點(diǎn)_(填“必須”或“不必”)與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平_(填“會(huì)”或“不會(huì)”)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論答案(1)m3m(2)不必不會(huì)解析(1)若一根繩掛的質(zhì)量為m，另一根繩掛的質(zhì)量為2m，則兩繩子的拉力分別為：mg、2mg，兩繩子拉力的合力F的范圍是：|2mgmg|Fmg2mg，即：mgF3mg，三力的合力為零，則第三根繩掛的質(zhì)量范圍在m3m之間，即第三根繩掛的質(zhì)量一定大于m且小于3m.(2)本實(shí)驗(yàn)不是先用一根繩拉，然后用兩根繩去拉，使一根繩拉的作用效果與兩根繩拉的作用效果相同，而是三根繩都直接拉O點(diǎn)，所以O(shè)點(diǎn)的位置可以改變，若桌面不水平，也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論6(2018·衡水一模)某同學(xué)利用共點(diǎn)力平衡的原理來探究共點(diǎn)力的合成是否遵守平行四邊形定則，他將三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)的一端系在一起，用三條細(xì)繩分別連結(jié)橡皮筋的另一端，按圖示方式把重物豎直吊起在實(shí)驗(yàn)中，可以通過刻度尺測(cè)量橡皮筋的長(zhǎng)度來得到橡皮筋的拉力的大小，并通過三條細(xì)繩的方向確定三個(gè)拉力的方向，從而探究其中任意兩個(gè)拉力的合力是否與第三個(gè)力等大反向(1)在實(shí)驗(yàn)過程中，下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A實(shí)驗(yàn)過程中需要測(cè)量三條橡皮筋的長(zhǎng)度以及橡皮筋的原長(zhǎng)B以O(shè)A、OB為兩鄰邊作力的平行四邊形，其對(duì)角線一定與OC在一條直線上C多次實(shí)驗(yàn)中可改變OA、OB的夾角或改變重物質(zhì)量，但結(jié)點(diǎn)O位置不能改變D每次實(shí)驗(yàn)均需記錄三條細(xì)繩的方向及結(jié)點(diǎn)的位置(2)為減小誤差，應(yīng)選擇勁度系數(shù)適當(dāng)_(填“大“或”小“)的橡皮筋，質(zhì)量適當(dāng)_(填“大“或“小”)的重物答案(1)AD；(2)小，大解析(1)A項(xiàng)，胡克定律關(guān)系式Fkx中的x為橡皮筋的形變量，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量橡皮筋的長(zhǎng)度以及橡皮筋的原長(zhǎng)得到形變量x，確定出各力大小的比例關(guān)系、故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)中會(huì)存在一定誤差，故以O(shè)A、OB為兩鄰邊作力的平行四邊形，其對(duì)角線不一定與OC在一條直線上，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，多次實(shí)驗(yàn)中可改變夾角或重物的質(zhì)量，每次實(shí)驗(yàn)會(huì)同時(shí)記錄下細(xì)繩的方向和橡皮筋的長(zhǎng)度，并不要求結(jié)點(diǎn)位置不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，每次實(shí)驗(yàn)都需要記錄三個(gè)力的方向，從而做出兩個(gè)力的合力與第三力的大小和方向進(jìn)行比較，D項(xiàng)正確；故選A、D兩項(xiàng)(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使形變量x適當(dāng)大一些以減小誤差，應(yīng)選擇勁度系數(shù)盡量小一些的橡皮筋，重物的質(zhì)量盡量大一些7(2018·合肥二模)為了較準(zhǔn)確地測(cè)量某細(xì)線所能承受的最大拉力，甲、乙兩位同學(xué)分別進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(1)甲同學(xué)操作如下：如圖a所示，將細(xì)線上端固定，在其下端不斷增掛鉤碼，直至掛第4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重為G)時(shí)，細(xì)線突然斷裂，甲同學(xué)將3G記為細(xì)線所能承受的最大拉力(2)乙同學(xué)操作如下：用刻度尺測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度l；按圖b所示將細(xì)線左端固定，右手捏住細(xì)線另端，然后將3個(gè)鉤碼掛在細(xì)線上；捏住細(xì)線的右手沿水平刻度尺緩慢向右移動(dòng)，直至細(xì)線斷裂，測(cè)出此時(shí)細(xì)線兩端的水平距離d.(3)若細(xì)線質(zhì)量、伸長(zhǎng)及細(xì)線與鉤碼間的摩擦均忽略不計(jì)，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成下列內(nèi)容：測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確的是_(選填“甲”或“乙”)同學(xué)；乙同學(xué)的測(cè)量結(jié)果是_(用題中所給物理量的字母表示)；在乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)細(xì)線剛斷時(shí)鉤碼兩側(cè)細(xì)線的夾角_(選填“”“”或“”)120°.答案(3)乙；.解析(3)當(dāng)繩子斷時(shí)，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出繩子的最大拉力繩子與豎直方向夾角的正弦值為：sin，則：cos，根據(jù)平衡有：2Fcos3G，解得，最大拉力為：F.由實(shí)驗(yàn)步驟可知，甲的方案中鉤碼只能一個(gè)一個(gè)加，使得細(xì)線拉力變化不連續(xù)，造成測(cè)量的不準(zhǔn)確，而乙的方案細(xì)線拉力可以連續(xù)變化，測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確；由可知，乙同學(xué)的測(cè)量結(jié)果是：；由實(shí)驗(yàn)步驟可知，細(xì)線所能承受的最大拉力應(yīng)大于3G，兩細(xì)線間的夾角應(yīng)大于120°.7