高中一輪復(fù)習(xí)物理課時(shí)檢測(cè)（十一）力的平行四邊形定則（實(shí)驗(yàn)提能課）

課時(shí)檢測(cè)(十一)力的平行四邊形定則(實(shí)驗(yàn)提能課)1．(2018·蘇北四市期中)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置研究合力與分力之間是否遵從平行四邊形定則，實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)用圖釘把白紙固定在水平的木板上，將橡皮條的一端固定在板上某點(diǎn)，兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。(2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地施加水平拉力，把橡皮條與繩套的結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，用鉛筆在白紙上描下此位置，記錄此時(shí)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1、F2的大小和方向。圖中F2為_(kāi)_______N(彈簧測(cè)力計(jì)的單位為N)。(3)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，把橡皮條與繩套的結(jié)點(diǎn)拉到________位置，記錄彈簧測(cè)力計(jì)拉力F的大小和方向。(4)如圖乙，在白紙上已作出F1、F的圖示及F2的方向，根據(jù)圖中標(biāo)度作出F2的圖示。(5)以F1、F2為鄰邊畫(huà)平行四邊形，作出所夾對(duì)角線F′，比較F和F′，如果滿足________________________________，就可說(shuō)明合力與分力之間遵從平行四邊形定則。解析：(2)題圖中F2為4.50N。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理知，用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，應(yīng)把橡皮條與繩套的結(jié)點(diǎn)拉到O位置，記錄彈簧測(cè)力計(jì)拉力F的大小和方向。(4)如圖所示。(5)以F1、F2為鄰邊畫(huà)平行四邊形，作出所夾對(duì)角線F′，比較F和F′，如果滿足F′和F的大小和方向近似相同，就可說(shuō)明合力與分力之間遵從平行四邊形定則。答案：(2)4.50(3)O(4)見(jiàn)解析圖(5)F′和F的大小和方向近似相同2．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M。彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為_(kāi)_______N。(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________。A．應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力B．彈簧測(cè)力計(jì)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(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置(3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決辦法。解析：(1)彈簧測(cè)力計(jì)的最小刻度為0.2N，所以A的示數(shù)為3.6N。(2)根據(jù)三力平衡的特點(diǎn)可知，彈簧測(cè)力計(jì)A、B的拉力的合力與重物M的重力等值反向，故A項(xiàng)是必要的；彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)誤差影響各拉力的測(cè)量值，所以使用前需校零，B項(xiàng)是必要的；只有拉線方向與木板平面平行，才能保證所研究的各力在同一平面內(nèi)，C項(xiàng)是必要的；實(shí)驗(yàn)中只需測(cè)出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗(yàn)證平行四邊形定則，而彈簧測(cè)力計(jì)A的拉力不同時(shí)O點(diǎn)的位置就不同，故沒(méi)必要使O點(diǎn)靜止在同一位置，D不必要。(3)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，說(shuō)明拉彈簧測(cè)力計(jì)A的力過(guò)大，可行的解決方法有：①改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的大小或方向；②減小重物M的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì))。答案：(1)3.6(2)D(3)見(jiàn)解析3．(2017·全國(guó)Ⅲ卷)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫(huà)有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上，如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng)。(1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為_(kāi)_______N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1＝4.2N和F2＝5.6N。(ⅰ)用5mm長(zhǎng)度的線段表示1N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖(a)中畫(huà)出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合；(ⅱ)F合的大小為_(kāi)_______N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_(kāi)_______。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。解析：(1)由測(cè)力計(jì)的讀數(shù)規(guī)則可知，讀數(shù)為4.0N。(2)(ⅰ)利用平行四邊形定則作圖，如圖所示。(ⅱ)由圖可知F合＝4.0N，從F合的頂點(diǎn)向x軸和y軸分別作垂線，頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為1mm，頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)長(zhǎng)度為20mm，則可得出F合與拉力F的夾角的正切值為0.05。答案：(1)4.0(2)(ⅰ)見(jiàn)解析圖(ⅱ)4.00.054．(2014·江蘇高考)小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖1所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過(guò)P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過(guò)P3點(diǎn)。三個(gè)力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N。請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。圖1(2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過(guò)程，再次記錄下N的軌跡。兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖3所示。過(guò)O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_(kāi)_______。(3)根據(jù)(2)中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些？________(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)A．橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng)C．兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大(4)根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng)。解析：(1)作出的圖示如圖所示。(2)以重物為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析：重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物處于靜止?fàn)顟B(tài)的合力為零，因橡皮筋的拉力方向相同，故橡皮筋的拉力相等，即Fa＝Fb。(3)由(2)中的實(shí)驗(yàn)，只能得出橡皮筋的形變量和所受到的力有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從圖上看，第2次運(yùn)動(dòng)軌跡遠(yuǎn)離O點(diǎn)，橡皮筋第2次的形變量大，B正確；兩次拉伸到相同長(zhǎng)度，第2次對(duì)應(yīng)的力小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；拉力越大，由題圖3可得橡皮筋兩次的長(zhǎng)度差越大，故選項(xiàng)D正確。(4)注意選取橡皮筋的技巧：一要新，二要彈性好；三不要超過(guò)彈性限度。故拉力不應(yīng)該太大；橡皮筋不能太長(zhǎng)；選用彈性較好的橡皮筋。答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過(guò)長(zhǎng)；選用新橡皮筋。(或：拉力不宜過(guò)大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧。)5．(2018·鹽城期中考試)為驗(yàn)證力的平行四邊形定則，某同學(xué)將環(huán)形橡皮筋掛在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上，用力拉使彈簧測(cè)力計(jì)上的讀數(shù)為2.00N時(shí)，將橡皮筋兩端的位置畫(huà)在白紙上，記為O、O′，選擇合適的標(biāo)度，作出橡皮筋拉力的大小和方向，記為FOO′，如圖甲所示。接著他在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤和兩支圓珠筆上涂抹少許潤(rùn)滑油，用兩支圓珠筆和彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤將環(huán)形橡皮筋拉成三角形，使彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤的下端仍到達(dá)O點(diǎn)，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB，如圖乙所示。再將環(huán)形橡皮筋剪斷，測(cè)得其所受的拉力F與長(zhǎng)度l之間的關(guān)系，如圖丙所示。完成下列問(wèn)題：(1)測(cè)得OA＝6.10cm，OB＝8.20cm，AB＝10.70cm，則FOA的大小為_(kāi)_______N。(2)選擇相同的標(biāo)度，下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的圖示正確的是________。(3)通過(guò)比較F′與________的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。解析：(1)因?yàn)槭且桓鹌そ?，F(xiàn)OA＝FOB，l＝OA＋OB＋AB＝25.00cm，根據(jù)題圖丙可以得出，F(xiàn)OA＝FOB＝1.50N。(2)因?yàn)镕OA＝FOB，由平行四邊形定則可知，C正確。(3)F′是根據(jù)平行四邊形得出的合力的測(cè)量值，合力的測(cè)量值要和合力的真實(shí)值FOO′來(lái)比較進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論定則。答案：(1)1.50(2)C(3)FOO′6．(2018·廣州模擬)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺______時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)如圖乙，將三細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開(kāi)細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、__________和電子秤的示數(shù)F1。(3)如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開(kāi)細(xì)線L2，使______________和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________________，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。解析：(1)要測(cè)量裝滿水的水壺的重力，需記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)要畫(huà)出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)，也要記