2021版高考物理一輪復習課時分層提升練九驗證力的平行四邊形定則含解析

PAGE5-驗證力的平行四邊形定則(建議用時25分鐘)1.用等效替代法驗證力的平行四邊形定則的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OB和OC為細繩,圖乙是白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。(1)本實驗中“等效替代”的含義是________。

A.橡皮筋可以用細繩替代B.左側(cè)彈簧測力計的作用效果可以替代右側(cè)彈簧測力計的作用效果C.右側(cè)彈簧測力計的作用效果可以替代左側(cè)彈簧測力計的作用效果D.兩彈簧測力計共同作用的效果可以用一個彈簧測力計的作用效果替代(2)圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿著AO方向的是________,圖中________是F1、F2合力的理論值,______是合力的實驗值。

【解析】(1)驗證平行四邊形定則的實驗中,第一次同時用兩個彈簧測力計作用在橡皮筋上,將橡皮筋與細繩的結(jié)點拉到一個合適的位置,第二次只用一個彈簧測力計作用在橡皮筋上,使橡皮筋與細繩的結(jié)點到達同樣的位置,可見兩次彈簧測力計對橡皮筋產(chǎn)生的作用效果相同,可以等效替代,故選D。(2)根據(jù)第(1)問的分析可知,力F′一定沿AO方向;據(jù)平行四邊形定則合成出來的力F是合力的理論值,而力F′則是合力的實驗值。答案:(1)D(2)F′FF′2.(2019·淄博模擬)某同學用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結(jié)點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向。(1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為____________N。

(2)(多選)下列能減小實驗誤差的措施是________。(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)

A.讓重物M的質(zhì)量適當大一些B.彈簧測力計應在使用前校零C.彈簧測力計B所拉的細繩套應盡可能保持水平方向D.改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置【解析】(1)彈簧測力計A的最小分度值是0.1N,所以圖中A的示數(shù)為3.80N。(2)讓重物M的質(zhì)量適當大一些,彈簧測力計的讀數(shù)大些,測量的相對誤差小些,故A正確;彈簧測力計在使用前校零,能減小實驗誤差,故B正確;彈簧測力計B所拉的細繩套不一定要水平,只要每次O點能拉到同一點就行,故C錯誤;改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置,這是實驗方法(等效替代法)的要求,但不能減小實驗誤差,故D錯誤;故選A、B。答案:(1)3.80(2)A、B3.(2020·玉溪模擬)如圖是“驗證力的合成的平行四邊形定則”實驗示意圖。將橡皮條的一端固定于A點,圖甲表示在兩個拉力F1、F2的共同作用下,將橡皮條的結(jié)點拉長到O點;圖乙表示準備用一個拉力F拉橡皮條,圖丙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的合成圖示。(1)有關(guān)此實驗,下列敘述正確的是__________(填正確答案標號)。

A.在進行圖甲的實驗操作時,F1、F2的夾角越大越好B.在進行圖乙的實驗操作時,必須將橡皮條的結(jié)點拉到O點C.拉力的方向應與紙面平行,彈簧及鉤子不與彈簧測力計的外殼及紙面接觸,以免產(chǎn)生摩擦D.在進行圖甲的實驗操作時,保證O點的位置不變,F1變大時,F2一定變小(2)圖丙中F′是以F1、F2為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線,一定沿AO方向的是__________(選填“F”或“F′”)。

(3)若在圖甲中,F1、F2夾角小于90°,現(xiàn)保持O點位置不變,拉力F2方向不變,增大F1與F2的夾角,將F1緩慢轉(zhuǎn)至水平方向的過程中,兩彈簧測力計示數(shù)大小變化為F1__________,F2__________。

【解析】(1)在進行圖甲的實驗操作時,F1、F2的夾角大小適當即可,并非越大越好,選項A錯誤;在進行圖乙的實驗操作時,必須將橡皮條的結(jié)點拉到O點,以保證等效性,選項B正確;拉力的方向應與紙面平行,彈簧及鉤子不與彈簧測力計的外殼及紙面接觸,產(chǎn)生摩擦,以免產(chǎn)生誤差,選項C正確;在進行圖甲的實驗操作時,保證O點的位置不變,即兩個力的合力一定,則當F1變大時,F2不一定變小,選項D錯誤;故選B、C。(2)圖丙中有兩個力F與F′,其中F′是以F1、F2為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線。在這兩個力中,方向一定沿AO方向的是力F,而力F′由于存在誤差,會與AO方向成一定角度;(3)若在圖甲中,F1、F2夾角小于90°,現(xiàn)保持O點位置不變,即兩個拉力的合力不變,拉力F2方向不變,增大F1與F2的夾角,將F1緩慢轉(zhuǎn)至水平方向的過程中,由圖可知,兩彈簧測力計示數(shù)大小變化為:F1先減小后增大;F2一直增大。答案:(1)B、C(2)F(3)先減小后增大一直增大4.(2019·南昌模擬)某物理課外興趣小組的三名同學想“驗證力的平行四邊形定則”,他們找到了如下物品:一根粗細均勻的長橡皮筋、木板、剪刀、白紙、鉛筆、刻度尺、三角板、三個重量相同的鉤碼、圖釘和細繩若干。他們設(shè)計了如下實驗方案:步驟1:橡皮筋一端固定,另一端系上細繩套,分別掛上一個、兩個、三個鉤碼,用刻度尺測量掛上相應的鉤碼時橡皮筋的長度,看伸長量是否與所掛鉤碼數(shù)成正比,若成正比則進行下一步;步驟2:將橡皮筋剪成長度均勻的三段,將三段橡皮筋的一端系在一起設(shè)為結(jié)點O,另一端均系上細繩套,任取兩細繩套對拉檢查對應橡皮筋長度是否相等,若相等則進行下一步;步驟3:在木板上固定白紙,在白紙合適位置用圖釘套住一細繩套,現(xiàn)用手將另兩細繩套成一定角度往下拉適當?shù)木嚯x,記錄結(jié)點O的位置和測量三段橡皮筋的長度l1、l2、l3。(如圖所示)(1)有關(guān)上述操作說法正確的有____________________________________。

A.步驟1的目的是判斷橡皮筋是否符合胡克定律B.步驟2的目的是判斷三段橡皮筋勁度系數(shù)是否相同C.步驟3還需要記錄橡皮筋2、3的方向D.步驟3還需要測力計測量三段橡皮筋的拉力大小(2)該小組的三名同學分別做此實驗,則他們在改變細繩的夾角再做實驗時____________(選填“需要”或“不需要”)保證結(jié)點O位置不變。現(xiàn)測得l=10.0cm,則甲、乙、丙記錄的數(shù)據(jù)明顯存在錯誤的是________(選填“甲”“乙”或“丙”)甲:l1=l2=l3=15.0乙:l1=15.0cm,l2=120.cm,l3=丙:l1=16.0cm,l2=13.0cm,【解析】(1)步驟1中,若橡皮筋的伸長量與所掛鉤碼數(shù)成正比說明符合胡克定律,則步驟1的目的是判斷橡皮筋是否符合胡克定律,故A正確;任取兩細繩套對拉,因橡皮筋受的拉力相等,若對應橡皮筋長度相等,則形變量相同,則勁度系數(shù)相同,則步驟2的目的是判斷三段橡皮筋勁度系數(shù)是否相同,故B正確;步驟3還需要記錄橡皮筋2、3的方向,故C正確;因橡皮筋的拉力與形變量成正比,則步驟3不需要測力計測量三段橡皮筋的拉力大小,故D錯誤;故選A、B、C。(2)該小組的三名同學分別做此實驗,則他們在改變細繩的夾角再做實驗時,因三次實驗間無任何關(guān)系,則不需要保