2021高考物理一轮复习第二章微专题16实验验证力的平行四边形定则练习含解析教科版

1实验：验证力的平行四边形定则本实验方案有多种：橡皮筋加弹簧秤、橡皮筋加钩码、全用橡皮筋或弹簧、全用钩码等等．无论什么方案，本实验的核心是要理解合力和分力分别是哪些力，怎样确定合力、分力的大小和方向，怎样作力的平行四边形图形．1．(2020·山东济宁市模拟)如图1为“验证力的平行四边形定则”的实验装置，将贴有白纸的木板竖直固定放置，三个细绳套L1、L2、L3一端共系于同一结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，弹簧测力计A的另一端挂于固定点P，手持弹簧测力计B拉动细绳，使结点静止于O点．图1(1)某次实验中，弹簧测力计A的指针位置如图所示，其读数为________N；(2)实验时要读出弹簧测力计A、B的示数，还要在白纸上记录O点的位置和L1、L2、L3的____________________；(3)下列实验要求中必要的是________________．A．弹簧测力计需要在实验前进行校零B．多次实验时弹簧测力计B始终保持水平C．多次实验时结点必须在同一点D．需要测量重物M的重力2．(2019·山东聊城市二模)某实验小组用如图2所示的器材验证“力的平行四边形定则”．在水平的圆形桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动．图22步骤如下：A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，调整滑轮P2、P3位置并使结点O静止；B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，用同一标度作出三个拉力的图示；C．以绕过滑轮P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；D．检验对角线的长度和绕过滑轮P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上．(1)第一次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳所挂的钩码质量M应满足关系___________________________________________________；(2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(选填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合．实验中，若桌面倾斜，________(选填“会”或“不会”)影响实验的结论．3．(2019·山东临沂市质检)某同学用弹性很好的橡皮筋(遵循胡克定律)等器材验证了力的平行四边形定则，进行的部分实验如下：A．先用刻度尺测量橡皮筋的原长；B．将橡皮筋的一端固定在竖直平板的A点，另一端与两个细绳套连接，细绳下挂一重物，任其自然下垂，结点为O，如图3甲所示，测量此时橡皮筋的长度；C．用一个弹簧测力计，水平的通过细绳套把橡皮筋的结点拉到O′位置，如图乙所示；D．记下弹簧测力计的读数和细绳O′B的方向，用刻度尺测量橡皮筋的长度；已测量的数据中，拉到位置O′时橡皮筋的伸长量是竖直悬挂时的2倍．根据以上信息完成下面的问题：图3(1)弹簧测力计的读数如图丙所示，读数为________；(2)若g＝10m/s2，悬挂重物的质量为________；(3)在图乙中，保持橡皮筋的方向不变，手拉弹簧测力计顺时针缓慢旋转至竖直方向，在此过程中弹簧测力计的示数变化情况为____________________．4．(2019·江西南昌市一模)某物理课外兴趣小组的三名同学想“验证力的平行四边形定则”，他们找到了如下物品：一根粗细均匀的长橡皮筋、木板、剪刀、白纸、铅笔、刻度尺、三角板、三个重量相同的钩码、图钉和细绳若干．他们设计了如下实验方案：3步骤1：橡皮筋一端固定，另一端系上细绳套，分别挂上一个、两个、三个钩码，用刻度尺测量挂上相应的钩码时橡皮筋的长度，看伸长量是否与所挂钩码数成正比，若成正比则进行下一步；步骤2：将橡皮筋剪成长度均为l的三段，将三段橡皮筋的一端系在一起设为结点O，另一端均系上细绳套，任取两细绳套对拉，检查对应橡皮筋长度是否相等，若相等则进行下一步；步骤3：在木板上固定白纸，在白纸合适位置用图钉套住一细绳套，现用手将另两细绳套成一定角度往下拉适当的距离，记录结点O的位置和测量三段橡皮筋的长度l1、l2、l3.(如图4所示)图4(1)有关上述操作，下列说法正确的有________________．A．步骤1的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律B．步骤2的目的是判断三段橡皮筋的劲度系数是否相同C．步骤3还需要记录橡皮筋2、3的方向D．步骤3还需要弹簧测力计测量三段橡皮筋的拉力大小(2)该小组的三名同学分别做此实验，则他们在改变细绳的夹角再做实验时________________(选填“需要”或“不需要”)保证结点O位置不变．现测得l＝10.0cm，则甲、乙、丙记录的数据明显存在错误的是________________(选填“甲”“乙”或“丙”)．甲：l1＝l2＝l3＝15.0cm；乙：l1＝15.0cm，l2＝12.0cm，l3＝12.0cm；丙：l1＝16.0cm，l2＝13.0cm，l3＝14.0cm4答案精析1．(1)2.00(2)方向(3)AD2．(1)mM3m(2)不必不会解析(1)若一根绳挂的质量为m，另一根绳挂的质量为2m，则两绳子的拉力分别为：mg、2mg，两绳不共线，两绳子拉力的合力F的范围是：2mg－mgF2mg＋mg，即mgF3mg；三力的合力为零，则第三根绳拉力范围为mgF33mg，第三根绳挂的钩码质量mM3m.(2)本实验不是先用一根绳拉，然后用两根绳去拉，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变．若桌面倾斜，绳中拉力仍等于钩码重力，对实验以及实验结论无影响．3．(1)5.50N(2)0.55kg(3)先减小后增大解析(1)弹簧测力计的读数为5.50N；(2)根据“拉到位置O′时橡皮筋的伸长量是竖直悬挂时的2倍”可知重物的重力与弹簧测力计的拉力相等，即5.50N．若g＝10m/s2，悬挂重物的质量为0.55kg；(3)如图所示，保持橡皮筋的方向不变，手拉弹簧测力计顺时针缓慢旋转，在此过程中弹簧测力计的示数先减小后增大；4．(1)ABC(2)不需要乙