全国版2021高考物理一轮复习专题二相互作用考点5实验：验证力的平行四边形定则精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题二相互作用考点5实验：验证力的平行四边形定则精练含解析

考点5 实验:验证力的平行四边形定则 ‎1.[2020江西南昌高三摸底,6分]在“探究求合力的方法”的实验中,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(如图).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,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.‎ ‎(1)某同学在做该实验时认为:‎ A.拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好 B.拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 C.橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些 D.拉力F1和F2的夹角越大越好 其中正确的是　　　　(填入相应的字母). ‎ ‎(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N,且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直,则　　　　(填“能”或“不能”)用一个量程为 5 N的弹簧测力计测量出它们的合力,理由是　　　　　 　. ‎ ‎2.[2020吉林蛟河模拟,6分]某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.‎ ‎(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　　. ‎ ‎(2)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 ‎(3)实验时,主要的步骤:‎ 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.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;‎ D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;‎ - 4 -‎ E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数F',记下细绳的方向,按同一标度作出F'的图示;‎ F.比较F'和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.‎ 上述步骤中:①有遗漏重要的步骤的序号是　　　　　和　　　　　; ‎ ‎②遗漏的内容分别是　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　. ‎ ‎3.[组合实验,7分]在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳、绳套和一只弹簧测力计.‎ ‎(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:‎ 弹力F/N ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ ‎3.50‎ 伸长量x/10-2 m ‎0.74‎ ‎1.80‎ ‎2.80‎ ‎3.72‎ ‎4.60‎ ‎5.58‎ ‎6.42‎ 请在图1中画出F-x图象,并求得该弹簧的劲度系数k=　　　　　N/m. ‎ ‎(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图2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2.50 N,请在虚线框内画出这两个共点力的合力F合的图示. ‎ ‎(3)由画出的图示得到F合=　　　　　N. ‎ ‎4.[新角度,5分]某兴趣小组想测量一卷弹性可忽略的尼龙线可承受的最大拉力,他们选择使用拉力传感器和钢卷尺来完成实验.他们首先从整卷线上剪下一段(重力不计),穿上一个质量很小且光滑度很高的小环,然后将线两端分别固定在两根竖直杆上的适当位置A、B,如图所示,用拉力传感器竖直向下拉小环,并逐渐增大拉力F,直到将线拉断.‎ ‎(1)第一次实验时,发现传感器的示数已经很大了但仍没有拉断尼龙线,他们分析发现剪下的尼龙线的长度不合适,应当将尼龙线长度　　　　(填“加长”或“缩短”). ‎ ‎(2)正确调整后进行第二次实验,竖直向下拉光滑小环,逐渐增大拉力,记录线被拉断时传感器示数.‎ ‎(3)该兴趣小组要想得到尼龙线可承受的最大拉力,还需要测量的物理量是　　　　　　　　　　　　‎ - 4 -‎ ‎(并写出相应的符号).写出计算尼龙线可承受的最大拉力的表达式,Tm=　　　　. ‎ 考点5　实验:验证力的平行四边形定则 ‎1.(1)ABC(3分)　(2)不能(1分)　合力超过了量程(2分)‎ 解析:(1)拉橡皮条的绳细一些且长一些,确定拉力方向较准确,实验效果较好,选项A正确;拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行,否则会影响拉力大小,选项B正确;橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O点时,拉力适当要大些,读数的相对误差就较小,选项C正确;拉力F1和F2的夹角适当就好,不是越大越好,选项D错误.‎ ‎(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N,且两弹簧测力计拉力方向相互垂直,由平行四边形定则可知,其合力为4‎2‎ N=5.7 N,不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力,理由是合力大小超出了弹簧测力计的量程.‎ ‎2.(1)F'(1分)　(2)B(1分)　(3)①C(1分)　E(1分)　②C中应加上“记下两条细绳的方向”(1分)　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”(1分)‎ 解析:(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而根据平行四边形定则作出的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F'.‎ ‎(2)一个力的作用效果可以与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,B正确.‎ ‎(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知,有遗漏重要的步骤的序号是C、E.‎ - 4 -‎ ‎②在C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同一位置O.‎ ‎3.(1)如图甲所示(2分)　55(53~57均可)(1分)‎ ‎(2)2.10(1分)　如图乙所示(2分)‎ ‎(3)3.4(3.2~3.6均可)(1分)‎ 解析:(1)根据描点法作出图象,如图甲所示.根据图象得k=ΔFΔx=55 N/m.‎ ‎(2)弹簧测力计的分度值为0.1 N,要估读一位,故读数为2.10 N.根据题意画出合力的图示如图乙所示.‎ ‎4.(1)缩短(1分)‎ ‎(3)两杆之间的距离d,尼龙线的长度l(2分)　Fl‎2‎l‎2‎‎-‎d‎2‎(2分) ‎ 解析:(1)对小环受力分析,如图所示.‎ 根据平衡条件得2Tcos θ=F,解得T=F‎2cosθ,当尼龙线的长度缩短时,两尼龙线之间的夹角增大,则cos θ减小,故在相同大小的力作用下,拉力T增大,更容易达到尼龙线可承受的最大拉力,故应缩短尼龙线的长度.(3)还需要测量两杆之间的距离d,尼龙线的长度l,由几何关系得cos θ=l‎2‎‎-‎d‎2‎l,故Tm=Fl‎2‎l‎2‎‎-‎d‎2‎.‎ - 4 -‎