（讲练测）高考物理一轮复习 专题09 验证力的平行四边形定则（练）（ 含解析）-人教版高三全册物理试题

专题09 验证力的平行四边形定则（练）1在“探究求合力的方法”实验中，需要将橡皮条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，实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，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拉橡皮条的细绳要适当长些B两根绳必须等长C弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行D用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大【答案】AC【名师点睛】本实验采用是等效替代的思维方法实验中要保证一个合力与两个分力效果相同，结点O的位置必须相同要验证力的平行四边形定则，关键是作准力图，然而要想作好力图必须读准力的大小与画准力的方向.2某同学用如图所示的实验装置来探究“力的合成方法”，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为N（2）下列不必要的实验要求是（请填写选项前对应的字母）A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置【答案】（1）3.60（3.6也给分）；（2）D【解析】试题分析：（1）由图示可知，弹簧测力计分度值为0.2N，其示数为3.60N。【名师点睛】本题考查的是力的合成法则，A、B两个弹簧秤的拉力的合力与重物的重力是平衡力，只要把A、B两个弹簧秤的拉力用平行四边形定则进行合成，其合力与物体的重力大小相等，方向相反即可得到力的计算遵从“力的平行四边形定则”的结论。3如图所示是“探究求合力的方法”实验装置下列说法中正确的是()A弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下B为减小测量误差，F1、F2的大小必须相等C为减小测量误差，F1、F2的夹角应为90D在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化【答案】D【名师点睛】此题考查了验证力的平行四边形定则的实验；解题时要首先搞清实验的原理、实验过程及注意事项；特别注意的是，为了保证实验的等效性，每次应将橡皮条的结点拉到同一位置；此题是基础题实验，应熟练掌握.4某同学做“验证力的平行四边形定则”实验中，主要步骤是：A在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上。B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套。C用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度的拉橡皮条，使橡皮条拉长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧秤的示数。D按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示。F比较力F和F的大小和方向，看他们是否相同，得出结论。上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是_和_遗漏的内容分别是：_和_【答案】C；EC中未记下两条细绳的方向；E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了O位置【解析】因为该实验是利用了两个分力的作用效果和一个合力的作用效果相同的思想，即等效替代思想，所以一定要满足两种情况下把橡皮条的结点拉到同一位置，力属于矢量，所以不仅要记录大小还要记录方向，【名师点睛】明确实验原理，了解具体操作，要围绕“验证力的平行四边形定则”的实验原理对实验步骤和实验中需要注意的问题进行理解记忆5“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点位置，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。（1）图乙中的F与F两力中，方向一定沿AO方向的是_。（2）关于此实验,下列情况正确的是（）A两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力C如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不同D两次拉橡皮筋结点拉到同一位置O的目的是确保两次弹簧秤拉力的效果相同（3）（单选题）本实验采用的科学方法是（）A理想实验法 B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法【答案】（1）F ；（2）D ；（3）B 【名师点睛】此题考查了探究平行四边形法则的实验；关键是搞清实验的原理及基本步骤；注意实验的等效性，每次必须要把结点拉到同一点，以保证实验的等效性；此题是基础题，意在考查学生对基本实验的掌握程度.1某同学用如图装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。下列有必要的实验要求是_。(请填写选项前对应的字母)(A)应测量重物M所受的重力(B)应让OB绳保持水平方向(C)拉线方向应与木板平面平行(D)改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置（E）弹簧测力计应在使用前校零【答案】ACE【名师点睛】本题考查了弹簧测力计读数、减小实验误差的方法，对弹簧测力计读数时要先确定其分度值，然后再读数，读数时视线要与刻度线垂直.2如图所示，用A、B两弹簧秤拉橡皮条，使其伸长到O点，且，现保持A的读数不变，而使夹角减小，适当调整弹簧秤B的拉力大小和方向，并使O点保持不变，这时：（选填“变大”、“不变”、“变小”）（1）弹簧B的示数应是；（2）夹角的变化应是。【答案】变小、变小【解析】该题本质上考查了物体的动态平衡，由题意可知：保持O点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计A的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析图如下：所以由图可知，B的示数减小，夹角变小。【名师点睛】正确解答本题的关键是：熟练应用“图解法”解答动态平衡问题；本题实质为物体的动态平衡；本题结合实验考查了物体的动态平衡，要熟练应用各种方法处理动态平衡问题，注意平时练习中加强训练。3在“验证力的平行加边形定则”实验中：（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：A. 将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。B. 在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：、钩码个数及细线方向。C. 将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙表示，小心调整B、C的位置，使，并记录钩码个数及细线方向。（2）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中。【答案】（1）结点O的位置 , 使橡皮筋的下端伸长到O点；（2）3/4【名师点睛】“验证力的平行四边形定则”的实验原理是：记录两个分力以及合力的大小和方向后，选用相同的标度将这三个力画出来，画出来的合力是实际值，然后根据平行四边形画出合力的理论值，通过比较实际值和理论值的关系来进行验证，明确了实验原理即可知知道实验中需要记录的物理量和具体的操作4某同学用如图所示的实验装置来 “验证力的平行四边形定则”，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O眯的位置和拉线的方向。（1） 本实验用的弹簧没力计示数的单位为N，图中A的示数为 N；（2） 下列不必要的实验要求是。A. 应测量重物M所受的重力B. 弹簧测力计应在使用前校零C. 拉线方向应与木棉絮平面平行、D. 改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置（3） 某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法：，。【答案】（1）3.6（2）D（3）见解析【解析】（1）弹簧测力计的最小刻度为0.2N，所以A的读数为3.6N；弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计的A的力大了，由平行四边形定则知以下几种方法可知：减小弹簧测力计B的拉力；减小重物M的质量。【名师点睛】此题考查了验证力的平行四边形定则的实验；解题的关键是搞清实验的原理及注意事项等问题；此题是在课本实验的基础上改造而成的实验，难度中等，考查学生根据实验的原理灵活完成实验的能力.5在“探究求合力的方法”实验中现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表根据表中数据在图甲中作出F-x图像并求得改弹簧的劲度系数k=_N/m（2）某次实验中，弹簧秤的指针位置如上图乙所示，其读数为_N；同时利用（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N。请在答题卡虚线框中画出这两个共点力的合力的图示；（3）由图得到=_N。【答案】（1）（2）2.10N、如图所示（3）【解析】（1）以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条直线，其图像的斜率即为弹簧的劲度系数k，在直线上任取一点，如，则（2）从图中可以读出弹簧秤的读数为2.10N，故我们可以选取1cm表示1N，根据平行四边形定则作出合力的示意图，如图所示（3）根据比例关系可得【名师点睛】在“探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系”的实验中进行数据处理时，注意将物理问题与数学知识有机结合起来，会用作图法求合力1【2016浙江卷】（10分）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1 所示，用弹簧OC和弹簧秤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）若弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为N。（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数（填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】（1）3.003.02 3.094.1（有效数不作要求）（2）变大变大（2）若弹簧秤a、b间的夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，根据力的平行四边形法则可知，弹簧秤a的读数变大，弹簧秤b的读数变大。【名师点睛】此题考查力的平行四边形法则问题。解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌握力的平行四边形定则；第二问是力的动态分析，要会用“图解法”画图分析解答试题。2【2015山东21】某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：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。如图甲所示，将环形橡皮筋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，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F（N）00.501.001.052.002.50l（cm）l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新记为、，橡皮筋的拉力记为。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FOA，OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空：（1）利用表中数据在给出的坐标纸上（见答题卡）画出Fl图线，根据图线求得l0=_cm。（2）测得OA=6.00cm，OB=7.60cm，则FOA的大小为_N。（3）根据给出的标度，在答题卡上作出FOA和FOB的合力的图示。（4）通过比较与_的大小和方向，即可得出实验结论。【答案】（1）10.00；（2）1.80；（3）如图；（4）FOO【解析】（1）做出F-l图像，求得直线的截距即为l0，可得l0=10.00cm ；【方法技巧】解答此题关键是知道等效法的实验原理，联系胡克定律进行解答.3【2015安徽21I】在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在木板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端，用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使得橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示，请将以下的实验操作和处理补充完整：用铅笔描下结点位置，记为O；记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_；按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F；比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再进行试验。【答案】沿此时细绳的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 F和F3【解析】需要记录拉力的方向。应该比较用平行四边形定则做出的合力F和实际值F3的大小和方向是否一样。【规律总结】考查验证力的平行四边形定则，很简单，只要注意方向，就不容易出错。知道哪个是实际值，哪个是实验值就行了.4【2014江苏11】（10分）小明通过实验验证力的平行四边形定则。（1）实验记录纸如题11-1图所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为：F13.30 N、F23.85 N和F34.25 N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。（2）仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如题11-2 图所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程，再次记录下N的轨迹。两次实验记录的轨迹如题11-3图所示，过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为。（3）根据（2）中的实验，可以得出的实验结果有哪些? （填写选项前的字母）A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大（4）根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。【答案】（1）如图所示 4.7N（4.64.9N均可）；（2）FaFb；（3）BD；（4）选用新橡皮筋；橡皮筋拉伸不宜过长【方法技巧】平行四边形法则的验证注意每次拉伸需记录的物理量。5【2014重庆6】为了研究人们用绳索跨山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如题6图3所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不及质量及长度）固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为（）。他们首先在绳上距离P点10cm处（标记为C）系上质量为的重物（不滑动），由测力计读出绳PC、QC的拉力大小和，随后改变重物悬挂点的位置，每次将P到C点的距离增加10cm，并读出测力计的示数，最后得到、与绳长之间的关系曲线如题6图4所示，由实验可知：（1）曲线II中拉力最大时，C与P点的距离为_cm，该曲线为_（选填：或）的曲线.（2）在重物从P移动到Q的整个过程中受到最大拉力的是_（选填：P或Q）点所在的立柱。（3）在曲线I、II相交处，可读出绳的拉力=N，它与、和重力加速度的关系为=。【答案】60（5664） 4.30（4.254.35）【解析】由曲线II的最高点拉力最大，对应的横坐标，设PC和QC与水平的夹角为和，对C点的平衡可知，开始C点靠近P点，因，则，即，结合两曲线左侧部分，II曲线靠上则为的曲线。【方法技巧】没有直接的模型可以套用，属于新题型，体现了重庆高考对实验题的侧重和对学生能力的考查。