精做05 实验验证力的平行四边形定则大题精做高考物理原卷版.docx

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精做05实验验证力的平行四边形定则大题精做高考物理原卷版

专题二相互作用

精做05实验：

验证力的平行四边形定则

1．（2019·浙江选考）

（1）在“探究求合力的方法”的实验中，下列操作正确的是

A．在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行

B．每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可

C．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上

D．描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些

（2）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。

小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图1所示。

实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。

请指出图2中错误之处：

_______________________________。

调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2，则两车的加速度之比为_____________。

2．（2018·天津卷）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所有器材有：

方木板一块，白纸，量程为5N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）具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是______。

A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上

B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同

C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度

D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力

（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，如下图所示。

其中对于提高实验精度最有利的是_____。

3．（2017·新课标全国Ⅲ卷）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。

将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。

（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。

测力计的示数如图（b）所示，F的大小为_______N。

（2）撤去

（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。

此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N。

（i）用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力F1、F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力F合；

（ii）F合的大小为_______N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。

若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。

4．（2016·浙江卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。

如图1所示，用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“探究求合力的方法”实验。

在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下。

（1）若弹簧测力计a、b间夹角为90°，弹簧测力计a的读数是______N（图2中所示），则弹簧测力计b的读数可能为______N。

（2）若弹簧测力计a、b间夹角大于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，则弹簧测力计a的读数________、弹簧测力计b的读数_______。

（填“变大”、“变小”或“不变”）

5．（2015·山东卷）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将弹簧测力计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测力计的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。

每次将弹簧测力计示数改变0.50N，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=2.50N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）利用表中数据画出F–l图线，根据图线求得l0=_____cm。

（2）测得OA=6.00cm，OB=7.60cm，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。

6．（2014·江苏卷）小明通过实验验证力的平行四边形定则。

（1）实验记录纸如图1所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点。

三个力的大小分别为：

F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。

请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。

（2）仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。

他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。

实验装置如图2所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。

用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。

重复上述过程，再次记录下N的轨迹。

两次实验记录的轨迹如图3所示，过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为__________。

（3）根据

（2）中的实验，可以得出的实验结果有哪些?

________（填写选项前的字母）

A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比

B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长

C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大

D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大

（4）根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。

7．（2019·河北省石家庄市辛集中学高一月考）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为固定橡皮筋的铁钉，O为橡皮筋与细绳的结点，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

两力中，方向一定沿AO方向的是_____________；

（2）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．用铁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作出合力F的图示

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

的图示

F．比较

和F的大小和方向，看它们是否相同，并重复上述实验，得出结论

上述步中：

有重要遗漏的步骤的序号是_________和_________；

（3）该实验中，采取下列做法正确的有_____________；

A．两个分力F1、F2间的夹角必须要调整为90°或60°

B．拉弹簧秤时，弹簧秤、细绳要与木板平行

C．实验时，应将木板竖直放置

D．同一次验证过程中O点的位置应相同

8．（2018·广东省遂溪县第三中学高一上学期期末）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

、

和

，回答下列问题：

（1）改变钩码个数，其中不能完成实验的是______。

A．钩码的个数

B．钩码的个数

C．钩码的个数

D．钩码的个数

（2）在拆下钩码和绳子前，除了分别记下所挂钩码的个数外，还应该做好的二个记录是：

______；______。

（3）在实验室中按该方案做该实验时，引起误差的主要原因是______。

9．（2019·江苏省海安高级中学高二月考）某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器在直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2。

（1）下列不必要的实验要求是_________。

（请填写选项前对应的字母）

A．两绳套间的夹角尽可能大些

B．弹簧测力计应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

（2）保持绳套2方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是____（填选项前的序号）

A．逐渐增大B．先增大后减小C．逐渐减小D．先减小后增大

（3）实验中若将橡皮筋AO更换为细线，按上述方法______（填“也能”或“不能”）达到验证力的平行四边形定则的目的。

10．如图所示，某同学在做“探究求合力的方法”实验，三个细绳套L1、L2、L3共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P。

手持B拉动细绳，使结点静止于O点。

（1）某次实验中A的指针位置如图所示，其读数为_____N；

（2）下列实验要求中必要的是________（填选项前的字母）。

A．弹簧测力计需要在实验前进行校零

B．细绳套方向应与木板平面平行

C．需要用弹簧测力计测量重物M的重力

D．弹簧测力计B始终保持水平

11．（2019·广东省高三第一次模拟）如图所示，图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验情况图，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。

图乙是某实验小组在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）本实验采用的科学方法是_____________。

A．理想实验法B．控制变量法C．等效替代法D．建立物理模型法

（2）实验中，小张同学在坐标纸上画出了如图丙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2N，F为根据平行四边形定则作出的合力（图中未画出）F1，F2与F的夹角分别为θ1和θ2，下列说法正确的是________

A．F1=4NB．F=12NC．θ1=35°D．θ1<θ2

（3）为提高实验结论的可靠性，在重复进行实验时，结点O的位置________（填“可以”或“不可以”）变动。

12．在“验证力的平行四边形定则”实验中：

（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：

A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。

B．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：

__________、__________、__________。

C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B，C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B，C的位置，使__________，记录_________。

（2）如果“验证力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中

__________。

13．（2019·广东省广州市岭南中学高一期末）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套、三角板和一把弹簧秤。

（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（10-2m）

0.74

1.80

2.80

3.72

4.60

5.58

6.42

用作图法求得该弹簧的劲度系数k=________N/m；（保留两位有效数字）

（2）某次实验中，图甲弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为__________N；同时利用

（1）中结果获得图甲左边弹簧上的弹力值为3.0N，请在图乙用力的图示画出这两个共点力的合力F合；

（3）由图得F合=__________N。

14．某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。

（1）该同学的实验步骤为：

a．在竖直木板上固定白纸，木板上固定两个光滑的定滑轮，质量为m1、m2的两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态，O为轻绳的结点。

此时需记录的有________（m1、m2已知，重力加速度为g），由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立。

b．改变弹簧测力计拉力F的大小重复步骤a，再次验证力的平行四边形定则，在第二次实验中，是否要保证结点O的位置与第一次实验相同？

________（填“是”或“否”），并说明理由_______________________________。

（2）如果只增大弹簧测力计的拉力F而保证其他的条件不变，当系统再次平衡时，下列说法正确的是________。

A．结点O的位置会向右移

B．OA与OB绳的拉力的合力的方向会改变

C．OB绳与竖直方向的夹角会变小

D．OA绳与竖直方向的夹角会增大

15．（2019·江苏省七市高三第三次调研测试）验证“力的平行四边形定则”，如图所示，实验步骤如下：

①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套，使橡皮条伸

长，结点到达纸面上某一位置，记为O1；

②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向；

③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O1，记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向；

④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；

⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；

⑥比较F3和F的一致程度．

（1）下列说法中正确的是________．

A．应使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上

B．为了便于计算合力大小，两绳间夹角应取30°、45°、90°等特殊角度

C．系在橡皮条末端的两绳要一样长

D．同时改变两个弹簧测力计的拉力，结点可能保持在位置O1

（2）改变F1、F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，位置O2________（选填“必须”或“不必”）与位置O1相同；

（3）实验记录纸如图所示，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；两个力的大小分别为：

F1=3.0N，F2=3.5N，请根据图中给出的标度作出F1和F2的合力，测得合力F=____N。

（4）实验中，用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半。

请说明这样操作________（选填“合理”或“不合理”），理由是________。

16．某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，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与细绳连接，结点为O，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也都连有细绳。

实验时，先将一条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上，另一条橡皮筋任其下垂，如图甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳也固定在墙上的钉子B上，如图乙所示。

（1）为完成实验，下述操作中必需的是________。

A．两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同

B．要测量橡皮筋的原长

C．要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度

D．要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向

E．要记录图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向

（2）对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的为________。

A．橡皮筋的材料和原长相同即可

B．橡皮筋的材料和粗细相同即可

C．橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同

17．（2019·江苏省高一调考模拟）“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。

图乙是某实验小组在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）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

（2）小明同学在做该实验时有下面的一些想法，其中不正确的是______。

A．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度

B．橡皮条弹性要好，系橡皮条的细绳应细一些且长一些，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些

C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端的结点拉到O点

D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°以便于算出合力大小

（3）实验中，小张同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2N，根据平行四边形定则作出合力F，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，下列说法正确的是______。

A．F1=4NB．F=12NC．θ1=45D．θ1<θ2

（4）为提高实验结论的可靠性，在重复进行实验时，结点O的位置______（填“可以”或“不可以”）变动。

18．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”。

弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，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。

（1）为了完成实验，需要记录下来的是结点O的位置以及弹簧测力计中力的大小和方向，如果作图得到的合力方向近似在_________方向上，且大小近似等于_____________，则平行四边形定则得以验证。

（2）下列不必要的实验要求是___________（请填写选项前对应的字母）。

A．木板平面要保持竖直

B．两个弹簧测力计必须完全相同

C．拉线方向应与木板平面平行

D．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，该同学使弹簧测力计B处于水平方向，发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，为了能够完成实验，他应该___________。

A．换用质量更轻的重物

B．保持弹簧测力计B的拉力方向不变，减小其拉力

C．保持弹簧测力计B的拉力不变，将其顺时针旋转一个小角度

D．保持弹簧测力计B的拉力不变，将其逆时针旋转一个小角度

19．（2019·山东省淄博市淄川区般阳中学高一期中）在验证力的平行四边形定则实验中，实验装置如图所示。

（1）将橡皮条的一端固定在水平木板上的A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。

实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，将结点拉伸到某一位置O，记下两只弹簧测力计的示数F1、F2及细绳的方向和O点的位置，此时左边弹簧测力计的示数如图所示，则OB绳套上的张力大小为_____N，在纸上按比例作出力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F。

（2）再只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到_____，记下弹簧测力计的示数F′和细绳的方向，按同样比例作出力F′的图示。

（3）如图所示的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是_____（填“F”或“F′”），F1、F2、F、F′中，不需要用弹簧测力计测量的力是_____。

（4）对于这个实验，下列说法正确的是_____

A．两根绳子必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同一直线上

C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行

D．实验中，把橡皮条的另一端拉到同一点时，两个弹簧测力计之间的夹角必须取90°