力的平行四边形定则

江苏省2017高考物理大一轮复习配套检测：第二章 实验二 力的平行四边形定则 Word版含答案

实验二:力的平行四边形定则

1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,下列说法中正确的是()

A. 两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大

B.若橡皮条的拉力是合力,则两弹簧测力计的拉力是分力

C. 两次拉橡皮条时,需将橡皮条拉到同一位置,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉的效果相同

D. 若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小,而又要保证橡皮条结点的位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

2.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,下列方法中可减小实验误差的有()

A. 两个分力F1、F2间的夹角要适当大些

B. 两分力F1、F2应尽可能大

C. 拉橡皮条的细绳要稍长一些

D. 实验中结点必须拉到同一位置

3.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,若用两根弹簧测力计将一根橡皮条拉伸至O点,A 弹簧测力计拉力方向与PO的延长线成30°角,B弹簧测力计拉力方向与PO的延长线成60°角,如图所示.若A弹簧测力计的读数为F A,B弹簧测力计的读数为F B,此时橡皮条的弹力为F P,则下列说法中正确的是()

A. F A>F B>F P

B. F B>F A>F P

C. F P>F B>F A

D. F P>F A>F B

4.(2014·盐城期中)如图甲所示,在竖直平面内,将小圆环挂在橡皮条的下端,橡皮条长度为GE.用两个弹簧测力计拉动小圆环到O点,小圆环受到作用力F1、F2和橡皮条的拉力F0,如图乙所示.

(1)如图乙,此时要记录下拉力F1、F2的大小,并在白纸上作出,以及O点的位置.

(2)实验中,不必要的是.

A. 选用轻质小圆环

B. 弹簧测力计在使用前应校零

C. 撤去F1、F2,改用一个力拉住小圆环,仍使它处于O点

D. 用两根弹簧测力计拉动小圆环时,要保持两弹簧测力计相互垂直

(3)图丙中,F'是用一个弹簧测力计拉小圆环时,在白纸上根据实验结果画出的图示.F与F'中,方向一定沿GO方向的是.

5.(改编)某同学现利用拉力传感器来“验证力的平行四边形定则”,实验装置如图甲所示:水平细杆上安装有两个拉力传感器A、B,并用数据线将传感器与计算机相连接.在与拉力传感器相连的不可伸长的轻质细线AB上某结点C处用细线悬挂重力为G的钩码D,AC>BC.实验时,先将拉力传感器A、B靠在一起,然后不断缓慢增大两传感器A、B间的距离d,传感器将记录的张力数据传输给计算机进行处理,得到如图乙所示张力F随距离d的变化图线.

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甲

乙

试分析下列问题:

(1)图中图线Ⅰ是由传感器记录的数据所绘图线.

(2)由图乙可知,钩码的重力G=N.

(3)现要利用两传感器之间距离为d=1.00 m时所测得的实验数据来“验证力的平行四边形定则”,请根据图中的信息,请按一定的比列作出FⅠ、FⅡ的图示,并用作图法求出FⅠ、FⅡ的合力

F.(已知d=1.00 m时,AC与BC垂直)

6.请完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容.

(1)如图甲所示,在铺有白纸的水平木板上,橡皮条一端固定在A点,另一端拴两个细绳套.

甲乙

丙丁

(2)如图乙所示,用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点,记下此时弹簧测力计的示数F1和F2及.

(3)如图丙所示,用一个弹簧测力计拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点拉到O点,记下此时弹簧测力计的示数F=N和细绳的方向.

(4)如图丁所示,已按一定比例作出了F1、F2和F的图示,请用作图法作出F1和F2的合力.

(5)合力与F大小相等,方向略有偏差,如果此偏差仅由F1引起,则原因是F1的大小比真实值偏、F1与F2的夹角比真实夹角偏.(填“大”或“小”)

7.某同学在学完“力的合成”后,想在家里做实验“验证力的平行四边形定则”.他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计,按如下步骤进行实验.

A. 在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向.

B. 在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧测力计的读数F.

C. 将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上.在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧测力计的示数相等,在白纸上记下细线的

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方向,弹簧测力计的示数如图甲所示.

D. 在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F'.

甲乙

(1)在步骤C中,弹簧测力计的读数为N.

(2)在步骤D中,合力F'=N.

(3)若,就可以验证力的平行四边形定则.

8.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.三条细绳结于O点并分别与两弹簧测力计和钩码相接.

(1)实验步骤如下:

A. 弹簧测力计A挂于固定在竖直木板上的P点.

B. 结点O下的细线挂钩码

C.

C. 手持弹簧测力计B缓慢向左拉,使结点O静止在某位置.

D. 记下钩码质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录.

(2)在实验过程中,下列哪些情况会对实验结果产生误差?.

A. 木板不竖直

B. A弹簧测力计外壳的重力

C. B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平

D. 改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时,结点O的位置发生变化

(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,请你提出解决问题的一个办法

.

9.(2015·山东卷)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤:

①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.

②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧测力计示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置记为O1、O2,记录弹簧测力计的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧测力计示数改变0.50 N,测出所对应的l,

③找出②中F=2.F OO'.

④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F OA,OB段的拉力记为F OB.

完成下列作图和填空:

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(1)利用表中数据在下图中画出F-l图线,根据图线求得l0=cm.

(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则F OA的大小为N.

(3)根据给出的标度,作出F OA和F OB的合力F'的图示.

(4)通过比较F'与的大小和方向,即可得出实验结论.

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实验二:力的平行四边形定则

1.AC【解析】当两弹簧测力计夹角较大时,合力小于弹簧测力计的拉力大小,即两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大,A正确;若橡皮条的拉力是合力,则其两个分力与两弹簧测力计的拉力平衡,B错误;实验效果是指橡皮条的形变大小和方向,将橡皮条拉到同一位置,则两次弹簧测力计拉的效果相同,所以C正确;只增大某一只弹簧测力计的拉力大小,而合力不变,则另一只弹簧测力计拉力的方向一定变化,故D错误.

2. ACD【解析】如果两个分力F1、F2的大小适当,则两个分力测量的相对误差就会小一些,结果就会准确一些,但不是越大越好;拉橡皮条的细绳稍长一些,则画出的力的方向就准确些;实验中,为保证效果相同,必须使结点到达同一位置,故A、C、D正确.

3. D【解析】根据几何知识可得,三个力正好构成一个直角三角形,即=+,根据平行四边形定

则可得F B=F P sin30°,F A=F P sin60°,故F P>F A>F B,D正确.

4.(1)两个力的方向(2) D(3)F'

【解析】(1)力是矢量,既有大小,又有方向,因此除了需要记录拉力F1、F2的大小,还要记录这两个力的方向.(2)本实验的目的是探究求合力的方法,因此应探究在任意情况下的两个力与合力的关系,故D错误;选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差;合力与分力之间是等效替代的关系,撤去F1、F2,改用一个力拉小圆环,仍使它处于O点,以确保等效;弹簧测力计在使用前校零是为了使力的大小读数准确,故A、B、C是必要的.(3)当用一个弹簧测力计拉小圆环时,因圆环为轻质小圆环,故弹簧测力计的拉力与橡皮条的拉力平衡,其方向一定与橡皮条的拉力方向相反,即一定沿GO方向的是F'.

5.(1)B(2) 30(3)见解析图

【解析】(1)由图乙可知,当d<0.53 m时,图线Ⅰ对应的传感器示数恒定,而与另一传感器相连接的细线张力为零,即已松弛下来,松弛的细线长些,故图线Ⅰ对应的应该是细线BC的张力,是传感器B记录的数据所绘图线.(2)当AC松弛时,传感器B记录的张力等于钩码重力G,故G=30 N.(3)由图乙可知两传感器之间距离为d=1.00 m时FⅠ=24 N,FⅡ=18 N,根据力的平行四边形定则可作的FⅠ、FⅡ的图示如图所示,由所作的图示可求得FⅠ、FⅡ的合力F=30 N.

6.(2)两细绳的方向(3) 3.00(4)见解析(5)大大

【解析】(2)要记下两分力F1和F2的方向.

(3)弹簧测力计的示数要估读一位,即F=3.00 N.

(4)由力的图示作出F1和F2的合力F',如图.

(5)由图所示,将F1减小或减小F1与F的夹角,合力F'与F更接近重合,则原因是F1的大小比真实值偏大、F1与F2的夹角比真实夹角偏大.

7.(1) 3.00(2) 5.5±0.3(3)F'的方向、数值与F近似相等

【解析】(1)根据弹簧测力计的读数规则进行读数,注意估读到0.1N的下一位,结果为3.00N.(2)利用尺规作图,根据力的图示测算得到合力5.5N(因测量误差,在±0.3N的范围内都正确).(3)根据实验原理可知,只要合力的大小与水杯重力大小相等,方向与重力方向相反,即若F'的方向、数值与F近似相等,则力的平行四边形定则得到验证.

8.(1)三条细绳(拉力)的方向(2) A(3)减小弹簧测力计B的拉力;或减小钩码C的质量等【解析】(1)“验证力的平行四边形定则”是要在图纸上面作出两个分力和合力的示意图,测力计A大小等于合力,测力计B大小和钩码重力为两个分力,力的大小可以直接读出和计算,而力

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的方向需要我们记下绳子的方向.(2)在木板上作图时,所有力的方向都在平面内,木板若不竖直,而重力是竖直方向,那么就没有办法画出钩码重力这个分力,对实验造成误差,A对.弹簧测力计外壳的重力并没有作用在弹簧上,不会造成误差,B错.在木板上作图时,所有力的方向都在平面内,如果B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平,但只要在木板平面内对作图就没有影响,不会造成误差,C错.改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时,结点O的位置发生变化,那么合力即测力计A的示数也会发生变化,对实验没有影响,D错.(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,就想办法使合力变小,方法可以是减小分力大小即减小弹簧测力计B的拉力或减小钩码C的质量等.

9.(1)图见解析10.00(2) 1.80(3)图见解析(4)F'OO

【解析】(1)作出F-l图象,求得直线的截距即为l0,可得l0=10.00 cm.

(2)可计算弹簧的劲度系数为k==N/m=50 N/m;若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则弹簧的弹力F=kΔl=50(6.00+7.60-10.0)×10-2 N=1.8 N;则此时F OA=F=1.8 N.

(3)如图.

(4)通过比较F'和F OO'的大小和方向,可得出实验结论.

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