高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第2章第5練　實(shí)驗(yàn)二 探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系-實(shí)驗(yàn)三 探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律（含詳解）

1．(2023·全國(guó)乙卷·22)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測(cè)力計(jì)。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌?dòng)兩個(gè)測(cè)力計(jì)，小圓環(huán)停止時(shí)由兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，并________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．用刻度尺量出橡皮條的長(zhǎng)度B．用刻度尺量出兩細(xì)線的長(zhǎng)度C．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置D．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向(3)撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到________，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時(shí)F的方向。(4)選擇合適標(biāo)度，由步驟(2)的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫(huà)出力F的圖示。(5)比較F′和F的____________________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。2．(2023·安徽省5月檢測(cè))如圖甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)中還需要的測(cè)量工具是____________。(2)如圖乙所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖，縱軸是鉤碼的質(zhì)量m，橫軸是彈簧的形變量x。由圖可知：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是________________________；彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m(重力加速度g取10m/s2)。(3)如圖丙所示，實(shí)驗(yàn)中用兩根不同的彈簧a和b得到彈簧彈力F與彈簧長(zhǎng)度L的關(guān)系圖像。下列說(shuō)法正確的是________。A．a(chǎn)的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng)B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小D．彈力與彈簧長(zhǎng)度成正比3．(2023·河北唐山市開(kāi)灤第二中學(xué)期末)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了水平向左的恒定拉力。實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度。(1)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)把6組測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖乙中描點(diǎn)，請(qǐng)作出F－L圖線。(2)由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)L0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m。(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較。優(yōu)點(diǎn)在于：避免彈簧自身所受________________對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；缺點(diǎn)在于：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的____________會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差。4．(2023·黑龍江省哈爾濱師范大學(xué)附屬中學(xué)模擬)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則，該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟為：(1)在豎直木板上固定一張白紙，木板上固定兩個(gè)光滑的定滑輪，兩個(gè)物塊通過(guò)輕繩被彈簧測(cè)力計(jì)拉住而處于靜止?fàn)顟B(tài)，O為OA、OB、OC三根輕繩的結(jié)點(diǎn)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)如圖乙所示，則F彈＝________N；(2)此實(shí)驗(yàn)還需記錄的有________；A．兩個(gè)物塊的重力B．OA、OB、OC的方向C．OA、OB、OC的長(zhǎng)度(3)由記錄的物理量選擇合適的標(biāo)度畫(huà)平行四邊形來(lái)驗(yàn)證結(jié)論是否成立；(4)改變彈簧測(cè)力計(jì)拉力F彈的大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，再次驗(yàn)證力的平行四邊形定則時(shí)，__________(填“需要”或“不需要”)保證結(jié)點(diǎn)O的位置與第一次相同。5．(2022·湖南卷·11)小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測(cè)量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長(zhǎng)度l，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號(hào)12345硬幣數(shù)量n/枚510152025長(zhǎng)度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點(diǎn)，繪制圖線；(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長(zhǎng)度的示數(shù)如圖(c)所示，此時(shí)橡皮筋的長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm；(5)由上述數(shù)據(jù)計(jì)算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為_(kāi)_______g(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。6．(2024·遼寧沈陽(yáng)市一模)某同學(xué)在家中利用一個(gè)掛鐘表盤(pán)探究“力的平行四邊形定則”。實(shí)驗(yàn)器材有橡皮筋、重6N的小鐵塊、輕彈簧、細(xì)線、直尺、掛鐘表盤(pán)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在輕彈簧下掛小鐵塊，平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)6.0cm。②如圖甲所示，將表盤(pán)豎直固定，橡皮筋上端固定在表盤(pán)的“12”處，下端拴上兩根細(xì)線套a、b(未畫(huà)出)，先用彈簧豎直向下拉細(xì)線套a，使橡皮筋下端至表盤(pán)中心O點(diǎn)處，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了10.0cm，將此時(shí)拉橡皮筋的力記為F。該同學(xué)取彈簧伸長(zhǎng)2cm為單位力長(zhǎng)度，在表盤(pán)上過(guò)O點(diǎn)作出了力F的圖示。③如圖乙所示，再將小鐵塊掛在細(xì)線套b上，并將其搭在表盤(pán)“4”處的光滑釘子上，用彈簧拉細(xì)線套a，調(diào)整彈簧拉力的大小和方向，使橡皮筋下端到達(dá)O點(diǎn)時(shí)，細(xì)線套a正好經(jīng)過(guò)表盤(pán)“7”處，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了8.2cm，將彈簧的拉力記為F1，鐵塊的拉力記為F2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_________N/m。(計(jì)算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)(2)實(shí)驗(yàn)中兩次拉橡皮筋時(shí)都使其下端到達(dá)O點(diǎn)的目的是________。A．讓橡皮筋伸長(zhǎng)適當(dāng)長(zhǎng)度B．防止超過(guò)橡皮筋的彈性限度C．保證兩次拉橡皮筋的力效果相同(3)該同學(xué)在圖乙中畫(huà)出F1和F2的力的圖示，如圖丙所示。(4)隨后該同學(xué)采用兩種方案來(lái)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。方案一：在表盤(pán)上，分別將F1、F2兩個(gè)力的圖示的箭頭與F的力的圖示的箭頭連成一個(gè)四邊形，觀察這個(gè)四邊形，若四邊形非常接近________，則猜想求兩個(gè)力合力的方法可以采用平行四邊形定則；方案二：在表盤(pán)上，以F1、F2兩力為鄰邊作出平行四邊形，如圖丙所示，若其對(duì)角線對(duì)應(yīng)的力F′與F的偏差在誤差允許范圍內(nèi)，則該同學(xué)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則，其中__________是F1、F2兩力的合力的理論值。第5練實(shí)驗(yàn)二：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)三：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1．(2)CD(3)相同位置(5)大小和方向解析(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測(cè)力計(jì)。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌?dòng)兩個(gè)測(cè)力計(jì)，小圓環(huán)停止時(shí)由兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，還需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向，故選C、D。(3)撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到相同位置，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時(shí)F的方向。(5)比較F′和F的大小和方向，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。2．(1)刻度尺(2)見(jiàn)解析5(3)B解析(1)本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)彈簧的長(zhǎng)度、形變量，故還需要的測(cè)量工具是刻度尺。(2)由題圖可知，當(dāng)m＝0時(shí)，x大于零，說(shuō)明沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)，是由彈簧自身的重力造成的。k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(Δm·g,Δx)，代入數(shù)據(jù)解得k＝5N/m。(3)F－L圖像中橫截距表示彈簧的原長(zhǎng)，故b的原長(zhǎng)比a的長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤；F－L圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，故a的勁度系數(shù)比b的大，故B正確，C錯(cuò)誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯(cuò)誤。3．(1)見(jiàn)解析圖(2)520(3)重力摩擦力解析(1)如圖所示(2)當(dāng)彈力為0時(shí)，彈簧的形變量為0，此時(shí)彈簧長(zhǎng)度等于原長(zhǎng)，可知彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0＝5cm，根據(jù)胡克定律可知k＝eq\f(ΔF,Δx)，可知圖線的斜率表示勁度系數(shù)，即k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(1.6,0.08)N/m＝20N/m。4．(1)4.0(2)AB(4)不需要解析(1)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為4.0N；(2)驗(yàn)證力的平行四邊形定則需測(cè)量合力和分力的大小和方向，故選A、B；(4)因?yàn)槊恳淮味际仟?dú)立的實(shí)驗(yàn)，對(duì)繩結(jié)受力平衡即可，故不需要保證結(jié)點(diǎn)O的位置與第一次相同。5．(3)見(jiàn)解析圖(4)15.35(5)128解析(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線如圖；(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數(shù)l＝15.35cm；(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為l0，則n1mg＝k(l1－l0)，n2mg＝k(l2－l0)則橡皮筋的勁度系數(shù)為k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)從作出的l－n圖線讀取數(shù)據(jù)則可得k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)＝eq\f(10,3)mg(N/cm)，l0＝eq\f(n2l1－n1l2,n2－n1)＝9.00cm，設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有m1g＝k(l－l0)，可得m1＝eq\f(10,3)×6.05×(15.35－9.00)g≈128g。6．(1)1.0×102(2)C(4)平行四邊形F′解析