高考物理分題型多維刷題卷專題12之07 探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律（原卷版）

專題04探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1.實驗原理如圖，結(jié)點在O點，受F1、F2的合力與橡皮條拉力平衡，改用一個拉力拉動結(jié)點至O點，則與合等效。以F1和F2為鄰邊作平行四邊形求出合力，若與的大小和方向在誤差允許的范圍均相同，則力的平行四邊形定則成立。2.實驗步驟(1)把木板放于水平桌面上，用圖釘把白紙固定在木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套，形成結(jié)點。(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住兩個細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，將橡皮條結(jié)點拉到某一位置O，如圖甲。記錄兩彈簧測力計的示數(shù)，用鉛筆描下此時O點的位置及兩細(xì)繩套的位置。(4)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩個細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力的圖示。(5)只用一只彈簧測力計鉤住細(xì)繩套，把結(jié)點拉到同一位置O，記下彈簧測力計讀數(shù)和細(xì)繩套的方向，作出的圖示。(6)在誤差允許的范圍內(nèi)，若與大小相等、方向相同，則驗證了力的平行四邊形定則。(7)改變兩力的大小和方向，重復(fù)實驗兩次。典例1：（2022·天津·模擬）甲同學(xué)嘗試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c，下端用細(xì)線掛一重物Q，彈簧測力計b的一端用細(xì)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）圖甲中彈簧測力計a的示數(shù)為______N；（2）下列不必要的實驗要求是______（請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母）；A．應(yīng)測量重物Q所受的重力B．彈簧測力計應(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，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置（3）乙同學(xué)換用兩個彈簧測力計拉橡皮筋到O點，兩彈簧測力計讀數(shù)分別為和，用一個彈簧測力計拉橡皮筋到O點時讀數(shù)為，通過作圖法驗證平行四邊形定則時，圖乙中符合實際情況的是______；典例2：（2019·浙江·高考真題）（1）在“探究求合力的方法”的實驗中，下列操作正確的是()A．在使用彈簧秤時，使彈簧秤與木板平面平行B．每次拉伸橡皮筋時，只要使橡皮筋伸長量相同即可C．橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上D．描點確定拉力方向時，兩點之間的距離應(yīng)盡可能大一些（2）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，兩個相同的小車放在光滑水平板上，前段各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可放重物．小車的停和動通過用黑板擦按住小車后的細(xì)線和抬起來控制，如圖1所示．實驗要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運動的力．請指出圖2中錯誤之處：_______________________________．調(diào)整好裝置后，在某次實驗中測得兩小車的位移分別是x1和x2，則兩車的加速度之比為_______________．1．（2022·河南信陽·一模）“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖所示，在該實驗中①下列說法正確的是___________；A．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同

B．在已記錄結(jié)點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點C．測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦D．測量時，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要___________（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條結(jié)點拉到O。2．（2022·河北·模擬預(yù)測）如圖所示，某實驗小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材驗證力的平行四邊形定則。固定在豎直木板上的量角器直邊水平，橡皮筋一端固定于量角器圓心的正上方A處，另一端系著繩套1和繩套2。（1）主要實驗步驟如下：①彈簧測力計掛在繩套1上，豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點到達(dá)處，記下彈簧測力計的示數(shù)；②將彈簧測力計掛在繩套1上，手拉著繩套2，緩慢拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點到達(dá)處，此時繩套1沿方向，繩套2沿方向，記下拉繩套1的彈簧測力計的示數(shù)；③根據(jù)力的平行四邊形定則計算此時繩套1的拉力_________；④比較_________，即可初步驗證力的平行四邊形定則；⑤改變繩套2的方向，重復(fù)上述實驗步驟。（2）保持繩套2方向不變，繩套1從圖示位置向下緩慢轉(zhuǎn)動的過程中為保持橡皮筋的結(jié)點在處不動，繩套1旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)滿足的范圍是_________。3．（2022·上海浦東新·模擬預(yù)測）兩位同學(xué)一起做“研究共點力的合成”實驗。（1）實驗采用的主要科學(xué)方法是()A．理想實驗法

B．等效替代法

C．控制變量法

D．模擬研究法（2）他們的實驗操作的部分步驟如下，老師指出①、②步驟中各有一處存在遺漏。①一位同學(xué)直接取用圖（a）的兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，平行于圖板互成角度地拉伸橡皮筋使結(jié)點至P點（示意圖如（b）），另一同學(xué)記錄下P點位置、兩測力計對應(yīng)拉力F1、F2的大小和方向。②再用一只彈簧測力計，通過一個細(xì)繩套拉伸橡皮筋使其伸長相同長度，記錄測力計的示數(shù)F′和細(xì)繩的方向，并按同一標(biāo)度作出F′的圖示。請說明①步驟中遺漏的內(nèi)容_________；②步驟中遺漏的內(nèi)容_____。（3）兩同學(xué)懷疑實驗中的橡皮筋會因多次拉伸而彈性發(fā)生變化，于是設(shè)計如下實驗來探究：將釘有白紙的圖板豎直固定，橡皮筋上端固定于O點，一個細(xì)繩套上掛一重物，用與白紙平行的水平力拉另一細(xì)繩套，緩慢移動結(jié)點，在白紙上記錄下結(jié)點的軌跡，如圖（c）中“軌跡1”所示。把橡皮筋多次拉伸后，重復(fù)實驗，在同一張紙上記錄下結(jié)點的軌跡2，如圖（d）所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則兩次實驗中橡皮筋分別被拉到a、b時，橡皮筋拉力的方向_____（選填“相同”或“不同”），由此推斷拉力的大小Fa____Fb（選填“>”、“<”或“=”）。4．（2022·河南·洛寧縣第一高級中學(xué)模擬預(yù)測）某同學(xué)利用彈簧測力計驗證平行四邊形定則。（1）該同學(xué)想知道彈簧測力計中彈簧的勁度系數(shù)，于是他將刻度尺與彈簧測力計平行放置，如圖甲所示，根據(jù)圖中信息可知該彈簧測力計中彈簧的勁度系數(shù)k=___________N/m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（2）用如圖乙所示的實驗裝置驗證力的平行四邊形定則，彈簧測力計B掛于豎直木板上的固定點C，下端用細(xì)線掛一重物M，手持彈簧測力計A拉結(jié)點O。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點的位置和拉力的方向。①下列關(guān)于實驗的要求正確的是___________。A．拉力方向應(yīng)與木板平面平行B．彈簧測力計應(yīng)在使用前調(diào)零C．與彈簧測力計相連的細(xì)線應(yīng)盡量長些D．改變拉力，進行多次實驗，每次只需要記錄拉力的方向②該同學(xué)改變兩彈簧測力計的夾角做第二次實驗時，結(jié)點O的位置發(fā)生了變化，與第一次相比兩彈簧測力計拉力的合力將___________（填“不變”或“改變”）。5．（2022·山東·模擬預(yù)測）某同學(xué)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(xì)線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點，手持另一端水平向左拉，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點的位置和細(xì)線的方向。（1）本實驗用的彈簧測力計的示數(shù)單位為N，圖中A的示數(shù)為___________N；（2）下列不必要的實驗要求是___________（填選項前的字母）：A．改變拉力，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置B．彈簧測力計應(yīng)在使用前校零C．細(xì)線方向應(yīng)與木板平面平行D．應(yīng)測量重物M所受的重力（3）從OB水平開始，保持彈簧測力計A和B細(xì)線的夾角不變，使彈簧測力計A和B均逆時針緩慢轉(zhuǎn)動至彈簧測力計A豎直，則在整個過程中關(guān)于彈簧測力計A和B的讀數(shù)變化是___________（填選項前的字母）。A．A增大，B減小

B．A減小，B減小C．A減小，B先增大后減小

D．A減小，B先減小后增大6．（2022·海南·模擬預(yù)測）（1）如圖1所示，為了研究一款遙控玩具車做勻變速直線運動的性能，某同學(xué)將遙控汽車尾部與穿過打點計時器的紙帶相連，在玩具車帶動紙帶運動時，打出的紙帶如圖2所示。、A、B、C、D為選取的5個計數(shù)點，每相鄰兩點間還有4個點未畫出。已知打點計時器的頻率為50Hz。回答下列問題：（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）①打A點時小車的速度大小為____________m/s。②小車運動的加速度大小為____________m/s2。（2）某同學(xué)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中：①選擇合適的橡皮條，橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系兩根細(xì)繩，細(xì)繩端帶有繩套，先用兩個彈簧測力計分別勾住繩套并互成角度地拉橡皮條，把橡皮條的結(jié)點拉到某一位置點并記下該點的位置；再用一個彈簧測力計將橡皮條結(jié)點拉到同一位置點。此過程中需要注意___________。A．像皮條彈性要好，拉到O點時拉力要適當(dāng)大些B．兩彈簧測力計的拉力和間的夾角要盡量大些C．拉橡皮條時，像皮條、細(xì)繩和彈簧測力計平行貼近木板面D．對于兩次拉動結(jié)點同一位置，只要保證兩次橡皮條的仲長量相同即可②如圖1為該同學(xué)根據(jù)某次實驗記求數(shù)據(jù)，正確利川平行四邊形定則求得的合力與用一個彈簧測計測得的合力，則通過平行四邊形定則求得的合力是___________（選填“”或“”）。③實驗中，該同學(xué)為研究兩分力夾角與分力大小的關(guān)系，他進行了如下操作：如圖2所示，保持O點的位置和彈簧測力計a的拉伸方向不變，使彈簧測力計b由圖示位置（與垂直）緩慢順時針轉(zhuǎn)動90°，則兩彈簧測力計的讀數(shù)變化情況為___________。A．a(chǎn)增大，b減小

B．a(chǎn)減小，b增大C．a(chǎn)減小，b先增大后減小

D．a(chǎn)減小，b先減小后增大7．（2022·遼寧·鞍山市礦山高級中學(xué)三模）某同學(xué)在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，將橡皮筋改為勁度系數(shù)為400N/m的輕質(zhì)彈簧AA'，將彈簧的一端A'固定在豎直墻面上。不可伸長的細(xì)線OA、OB、OC，分別固定在彈簧的A端和彈簧秤甲、乙的掛鉤上，其中O為OA、OB、OC三段細(xì)線的結(jié)點，如圖1所示。在實驗過程中，保持彈簧AA'伸長1.00cm不變。（彈簧均在彈性限度內(nèi)）（1）若OA、OC間夾角為90°，彈簧秤乙的讀數(shù)如圖2所示，則彈簧秤甲的讀數(shù)是________N。（2）在（1）問中若保持OA與OB的夾角不變，逐漸增大OC與OA的夾角，則彈簧秤甲的讀數(shù)大小將________，彈簧秤乙的讀數(shù)大小將________。（填“變大”、“變小”、“先變小后變大”）8．（2022·遼寧·模擬預(yù)測）某同學(xué)用圖甲所示裝置做“探究求合力的方法”實驗。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，OB和OC為細(xì)繩。（1）要減小實驗誤差，下列措施可行的是()A．兩個分力的大小要適當(dāng)大些

B．兩個分力間的夾角要盡量大些C．拉橡皮筋的細(xì)繩要細(xì)些且要稍短一些

D．標(biāo)記細(xì)繩方向的點要盡量離結(jié)點近些（2）若實驗中彈簧測力計的量程均為5N，某次實驗用兩個彈簧測力計拉橡皮筋時，兩個繩套間的夾角為60°，兩彈簧測力計的示數(shù)恰好均如圖乙所示，彈簧測力計的示數(shù)為________N，你認(rèn)為這次操作____________（填“合適”或“不合適”），原因是____________（3）某次實驗的結(jié)果如圖丙所示，這次實驗剛好垂直，若在圖丙所示的實驗結(jié)果中，保持結(jié)點的位置的方向不變，將兩個分力的夾角增大，則_________（填“變大”“變小”或“不變”），___________（填“變大”“變小”或“不變”）。9．（2022·寧夏六盤山高級中學(xué)模擬預(yù)測）甲同學(xué)嘗試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，下端用細(xì)線掛一重物Q，彈簧測力計b的一端用細(xì)線系于點，手持另一端向左拉，使結(jié)點靜止在某位置。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點的位置和拉線的方向。（1）圖中彈簧測力計a的示數(shù)為___________N。（2）下列不必要的實驗要求是___________請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母。A．彈簧測力計應(yīng)在使用前校零B．拉線方向應(yīng)與木板平面平行C．改變拉力，進行多次實驗，每次都要使點靜止在同一位置（3）乙同學(xué)換用兩個彈簧測力計拉橡皮筋到點，兩彈簧測力計讀數(shù)分別為和，用一個彈簧測力計拉橡皮筋到點時讀數(shù)為，通過作圖法驗證平行四邊形定則時，圖中符合實際情況的是_____。10．（2022