2018年秋高三物理第一轮复习课时跟踪练：第二章第五讲实验三：验证力的平行四边形定则 Word版含解析

第二章相互作用
第五讲实验三：验证力的平行四边形定则
课时跟踪练
1．(多选)下面列出的措施中,有利于改进本实验结果的是() A．橡皮筋弹性要好,拉到O点时拉力能适当大些
B．两个分力F1和F2间的夹角要尽量小些
C．拉橡皮筋时,橡皮筋、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面
D．拉橡皮筋的绳要细,而且要稍长一些
答案：ACD
2．在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,橡皮筋的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O 点,以下操作中正确的是()
A．同一次实验过程中,O点的位置允许变动
B．实验中,弹簧测力计必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度
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,然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮筋另一端拉到O点
D．实验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两弹簧测力计之间的夹角应取90°,以便于算出合力的大小
解析：从橡皮筋固定点到O点的连线,是合力的作用线方向,如果O点变动,那么合力的大小、方向都要变,就不能验证力的平行四边形
定则,故A错；在C项中,因一个弹簧测力计已达到最大量程,再通过另一个弹簧测力计拉橡皮筋到O点时,第一个弹簧测力计可能超过最大量程,造成损坏或读数不准,故C错；互成角度的两个力的合成,是利用平行四边形定则进行合成,两个分力成任意合理的角度都适用,不必使两个力成90°角,故D错．
答案：B
3．在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮筋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．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮筋．某同学认为在此过程中必须注意以下几项．其中正确的是()
A．两根细绳必须等长
B．橡皮筋应与两绳夹角的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．实验过程中,O点的位置可以变动
解析：“验证力的平行四边形定则”实验中,作用在绳上的力的大小与绳长没有关系,不必要求两根细绳等长,作用在两绳上的力也不一定大小相等,因而合力也不一定与两分力所夹之角的平分线在同一直线上,A、B错误；实验过程中,O点位置不能变动,D错误．答案：C
4．如图所示为某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置,该装置为水平放置的木板上固定有一张白纸,一橡皮筋的一端固定在白纸上的O点,另一端A拴两个细绳套．
(1)下面为实验的一些操作步骤：
①比较F′和F的大小、方向是否近似相同．
②过P点用统一标度作出F、F1、F2的图示．
③用一个弹簧测力计钩住细绳套,拉A至某点P.在纸上标出P点,记下拉力F的方向和大小．
④用平行四边形定则作出F1、F2的合力F′.
⑤用两个弹簧测力计互成角度地分别拉住两个细绳套,拉A至同样的位置P点,在纸上记下两个力F1、F2的方向和大小．这些实验步骤的合理顺序为________．
(2)(多选)对于该实验,下列说法正确的是________．
A．两细绳套必须等长
B．若将细绳换成细橡皮筋,对实验结果无影响
C．记录弹簧测力计拉力的方向时应将铅笔沿细绳画直线
D．实验中,把橡皮筋的另一端A拉到P点时,两弹簧测力计之间的夹角不能太大
(3)假如在上述实验步骤⑤中使其中一弹簧测力计拉力F1的大小不变,逐渐增加F1与合力之间的夹角,且保证两弹簧测力计之间的夹角小于90°.为了使橡皮筋仍然伸长到P点,另一弹簧测力计的拉力F2的大小和方向与原来相比,下列说法中正确的是________．
A．F2一直变大,与合力方向的夹角一直变大
B．F2一直变大,与合力方向的夹角先变大后变小
C．F2一直变小,与合力方向的夹角一直变小
D．F2先变小后变大,与合力方向的夹角先变小后变大
解析：(2)实验中两细绳套没有必要等长,A错误；只要将结点拉到同一位置,至于是细绳还是橡皮筋,对结果无影响,B正确；记录弹簧测力计拉力的方向时应将铅笔在沿细绳方向点两个点,C错误；实验中,把橡皮筋的另一端A拉到P点时,两弹簧测力计之间的夹角不能太大,D正确．
(3)由于P点位置不变,故合力不变．F1的大小不变,故可以以F1的大小为半径画圆,利用矢量三角形可得,在两弹簧测力计之间的夹角小于90°的前提下,F2一直变大,与合力方向的夹角先变大后变小,B正确．
答案：(1)③⑤②④①(2)BD(3)B
5．(2018·安徽模拟)在探究共点力合成规律的实验中,某同学进行了以下实验步骤：
A．在白纸上按比例作出两个力F1和F2的图示,根据平行四边形定则作图求出合力F；
B．只用一个弹簧测力计,通过细绳把橡皮筋拉成同样长度；
C．记下两个弹簧测力计F1和F2的读数,并且记录它们的方向；
D．在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮筋的一端固定在板上P点,用两条细绳连接在橡皮筋的另一端,通过细绳同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O,并记下此位置,如图所示；
E．记下弹簧测力计的读数F′和细绳方向,按同一比例作出这个力的图示,看这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F,看它们的大小及方向是否相近；
F．用刻度尺测量出P、Q之间的距离并记录；
G．改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,多次重复实验,从实验中得出结论．
(1)上述实验步骤有一明显的错误,这个步骤是________(填选项前的字母)；正确的操作应为__________________________________ _____________________________________________________.
(2)上述实验步骤中有一步骤是多余的,这个步骤是______(填选项前的字母)．
(3)将以上实验步骤按正确顺序排列,应为________(填选项前的字母)．
解析：(1)B中只是说“通过细绳把橡皮筋拉成同样长度”,并没有强调沿PO方向．
(2)本实验中只需要保证弹簧测力计两次作用的效果相同即可,没有必要记录橡皮筋被拉伸的实际长度,故多余的步骤是F.
(3)根据本实验的实验原理可知,题述实验步骤合理的顺序是DCABEG.
答案：(1)B只用一个弹簧测力计,通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到O点
(2)F(3)DCABEG
6．(2016·浙江卷)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m.如图甲所示,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1.00 cm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(图乙中所示),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________(选填“变大”“变小”或“不变”)．
解析：(1)弹簧测力计a的读数是3.00 N；弹簧OC的拉力F＝kx ＝500×1.00×10－2N＝5.00 N,则弹簧测力计b的读数可能为5.002－3.002N＝4.00 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夹角不变,减小弹簧测力计b与弹簧OC的夹角,由力的平行四边形定则并作图(图略),可知,弹簧测力计a读数变大,弹簧测力计b的读数
变大．
答案：(1)3.00 4.00(2)变大变大
7．(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标记为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0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示：
O、O′,橡皮筋的拉力记为F OO′.
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F OA,OB 段的拉力记为F OB.
完成下列作图和填空．
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出Fl图线,根据图线求得l0＝________cm.
(2)测得OA＝6.00 cm,OB＝7.60 cm,则F OA的大小为________N.
(3)根据给出的标度,作出F OA和F OB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．
解析：(1)在坐标系中描点,用平滑的曲线(直线)将各点连接起来,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧．如图甲所示,由图线可知与横轴的交点l0＝10.0 cm.
图甲
图乙
(2)橡皮筋的长度l＝OA＋OB＝13.60 cm,由图甲可得F＝1.80 N,所以F OA＝F OB＝F＝1.80 N.
(3)利用给出的标度作出F OA和F OB的图示,然后以F OA和F OB为邻边作平行四边形,对角线即为合力F′,如图乙．
(4)F OO′的作用效果和F OA、F OB两个力的作用效果相同,F′是F OA、
F OB两个力的合力,所以只要比较F′和F OO′的大小和方向,即可得出实验结论．
答案：(1)如解析图甲所示10.0(9.8～10.1均正确)
(2)1.80(1.70～1.90均正确)
(3)如解析图乙所示(4)F OO′。