2018高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3验证力的平行四边形定则高效演练跟踪检测

验证力的平行四边形定则
高效演练跟踪检测
1．(多选)在“探究求合力的方法”的实验中，下列说法正确的是( )
A．用三个已校好的弹簧测力计才能完成此实验
B．用两个校好的弹簧测力计就可以完成此实验
C．用一个校好的弹簧测力计也能完成此实验
D．实验中弹簧测力计的外壳与纸面间的摩擦将会影响实验的结果
解析：选BC.由实验原理可知，当需要用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，在确定结点O及两个分力的方向的情况下，可以用一个弹簧测力计先拉一侧，另一侧直接用细绳拉，先确定一个分力的大小，然后用同样的方法再确定另外一个分力的大小，B、C正确，A错误：探究求合力的方法实验不要求数据处理，D错误．
2．(多选)在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是( ) A．同一次实验过程中，O点位置允许变动
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，把橡皮条另一端拉到O点
D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小
解析：选ACD.从橡皮条固定点到O点的连线方向，是合力的作用线方向，如果O点变动，那么合力的方向会变化，就不能验证力的平行四边形定则，A错误；C选项中，因一个弹簧测力计已拉到最大量程，再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到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，C错误；互成角度的两个力是利用平行四边形定则合成的，两个分力成任意角度都适用，不必成90°角，D错误．
3．某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图所示：
(1)试在图中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力．
(2)(多选)有关此实验，下列叙述正确的是( )
A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大
B．橡皮条的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
C．两次拉橡皮条时，需将橡皮条结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮条结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
(3)如图所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实(力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示)?
答：________________________________________________.
(4)在以上比较符合实验事实的实验中，造成误差的主要原因是(至少写出两种情况)：
答：________________________________________________
________________________________________________.
解析：(1)以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线OF即为所求的合力(如图所示)．
(2)两只弹簧测力计的拉力与橡皮条的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，B错误；结点位置不变，合力不变，当一只弹簧测力计的拉力大小改变时，另一只弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变，D错误；正确的选项只有A、C.
(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮条拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上，故甲同学实验得到的结果符合实验事实．
(4)①F1的方向比真实方向偏左；②F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；③作图时两虚线没有分别与F1线和F2线平行．(任选其二，合理即正确)
答案：(1)见解析图(2)AC (3)甲同学实验得到的结果(4)见解析
4．“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示．
(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示．其中，细绳CO对O点的拉力大小为________ N；
(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上．由图求出合力的大小F合＝________N(保留两位有效数字)；
(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数．那么，该弹簧的劲度系数k＝________ N/m(保留两位有效数字)．
解析：(1)由图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N.
(2)在图乙上的画图如图所示，结合作图可求知合力大小为5.1 N.
(3)由图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应5.0 mm,2.60 N对应48.0 mm，由胡克定律，
F＝kx，解得k＝F/x＝60 N/m.
答案：(1)2.60 (2)见解析图 5.1 (3)60
5．在“验证力的平行四边形定则”实验中
(1)其中两个实验步骤分别是
A．在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另
一端拴上两个细绳套，通过细绳套同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)
互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位
置并读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.
B．只用一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数F′并记下细绳的方向．
请指出以上步骤中的错误或疏漏：A中是________；B中是________．
(2)在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力F1、F2已在图中画出，图中的方格的边长表示为2 N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求出合力的大小为________ N.
解析：(1)A是出现疏漏，忘记记下此时两细绳套的方向．B是操作错误，当只用一只弹簧测力计拉时，应使结点拉到同样的位置O，并记下弹簧测力计的读数和细绳的方向．
(2)合力F的图示如图所示，由图可知F＝142＋22 N＝10 2 N.
答案：(1)未记下两条细绳的方向应将橡皮条与细绳的结点拉到原来的位置O点(2)10 2
6．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将弹簧秤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，将环形橡皮条一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮条两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮条的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
F OO′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮条搭在秤钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮条的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮条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)利用表中数据在图丙给出的坐标纸上画出F－l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，在图丁中作出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)作出F－l图象，根据表格数据可知，力F为零时，l读数即为l0，由图1可得读数为10.0 cm.
(2)由图1可求得图象斜率即橡皮条的劲度系数k＝50 N/m，根据OA、OB长度可求橡皮条中的弹力F＝kΔl＝50×(6.00＋7.60－10.0)×10－2 N＝1.8 N，即F OA＝F＝1.8 N.
(3)如图2所示．
(4)在两个力和一个力作用效果相同的情况下，由平行四边形求得的力F′和一个力F OO′作用时比较，即可验证平行四边形定则．
答案(1)如解析图1所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确)
(2)1.80(1.70～1.90均正确)
(3)如解析图2所示(4)F OO′。