高考物理一轮复习 专题09 验证力的平行四边形定则(测)(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如此
【总分为：110分 时间：90分钟】
实验题〔共10题，每题11分，共110分〕
1．一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定如此。

①如图〔a 〕，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶______时电子秤的示数F ； ②如图〔b 〕，将三细线L 1、L 2、L 3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A 和水壶杯带上。

水平拉开细线L 1，在白纸上记下结点O 的位置、____________________和电子秤的示数F 1；
③如图〔c 〕，将另一颗墙钉B 钉在与O 同一水平位置上，并将L 1拴在其上．手握电子秤沿着②中L 2的方向拉开细线L 2，使____________和三根细线的方向与②中重合，记录电子秤的示数F 2；
④在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F 、F 1、F 2的图示，根据平行四边形定如此作出F 1、F 2的合力F '的图示，假设________________________，如此平行四边形定如此得到验证．
【答案】①静止 (或稳定、平衡、不动) ；②三细线的方向 (至少记录L 1、L 3的方向)；③结点O 的位置；④F '与F 的图示重合〔或根本重合〕〔F '大小与F 相等，方向一样〕
【解析】
③已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，如此结点O 点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O 的位置和三根细线的方向与〔2〕中重合，记录电子秤的
c （）墙钉1L 2
L 3L O b （）墙钉1L 2L 3L O
a （）电子秤A
B
示数F2。

④根据平行四边形定如此作出F1、F2的合力F'的图示，假设F和F'在误差允许范围内重合，如此验证了平行四边形定如此。

2．“验证力的平行四边形定如此〞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，OB和OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

〔1〕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〕某同学在做该实验时认为：
A．拉橡皮条的细绳长一些，实验效果较好
B．拉橡皮条时，弹簧秤、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F 2的夹角越大越好
其中不正确的答案是〔填入相应的字母〕。

【答案】〔1〕F′〔2〕B〔3〕D
【解析】
【名师点睛】此题涉与力的合成实验的原理，要明确力的图示法和力的作用效果；减小实验的系统误差要从实验原理角度出发，减小偶然误差主要是从读数考虑．
3．关于在做“验证力的平行四边形定如此〞实验时：
〔1〕如下表示正确的答案是〔〕
A ．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B ．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
C ．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O ．这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果一样
D ．假设只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
〔2〕如图是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比拟符合实验事实？〔力F ′是用一只弹簧测力计拉时的图示〕答：．
〔3〕在以上实验结果比拟符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：〔至少写出两种情况〕
答：，．
【答案】〔1〕AC ； 〔2〕张华；
〔3〕①1F 的方向比真实方向偏左；②2F 的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左
【名师点睛】解答实验的出发点为明确实验原理、实验步骤、数据处理，明确合力和分力之间的关系，同时注意应用所学物理根本规律解决实验问题。

4．如图为“验证力的平行四边形定如此〞实验，三个细线套123L L L 、、一端共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A 、B 和重物M 上，A 挂于固定点P ，手持B 拉动细线，使结点静止于O 点。

〔1〕某次实验中A 的指针位置如下列图，其读数为________N ；
〔2〕实验时要读出A 、B 的示数，还要再贴与竖直木板的白纸上记录O 点的位置，_____、______和_________。

〔3〕如下实验要求中必要的是__________
A ．弹簧测力计需要在实验前进展校零
B ．需要测量重物M 的重力
C ．屡次实验时弹簧测力计B 始终保持水平
D ．屡次实验时结点必须在同一点
【答案】〔1〕2.00N 〔2〕123L L L 、、的方向〔3〕AB
【名师点睛】本实验要掌握弹簧测力计读数、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．
5．有同学利用如下列图的装置来验证力的平行四边形定如此。

在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A 和B ，将绳子打一个结点O ，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力T OA 、T OB 和T OC ，回答如下问题：
〔1〕改变钩码个数，实验能完成的是.
A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4
B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4
C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4
D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5
〔2〕在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是.
A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用量角器量出三段绳子之间的夹角
D．用天平测出钩码的质量
〔3〕在作图时，你认为图示中________是正确的．(填“甲〞或“乙〞)
【答案】〔1〕BCD 〔2〕A 〔3〕甲
【解析】〔1〕对O点受力分析
OA OB OC分别表示三个力的大小，由于三共点力处于平衡，所以0C等于OD．因此三个力的大小构成一个三角形．
A、以钩码的个数表示力的大小，只能两分力沿直线时才能构成三角形，不符合实验方法，故A 错误；
B、以钩码的个数表示力的大小，如此三力为边构成等腰三角形，故B正确；
C、以钩码的个数表示力的大小，如此三力为边构成等边三角形，故C正确；
D、以钩码的个数表示力的大小，三力为边构成等边三角形，故D正确；
应当选BCD．
【名师点睛】此题考查验证平行四边形定如此的实验验证，要求掌握三力平衡的条件，理解平行四边形定如此，同时验证平行四边形定如此是从力的图示角度去作图分析，明确“理论值〞和“实际值〞的区别.
6．某同学通过下述实验验证力的平行四边形定如此。

实验步骤：
①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。

②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标记为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0.50 N,测出所对应的l,局部数据如下表所示：
F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
l/cm l010.97 12.02 13.00 13.98 15.05
③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、 ,橡皮筋的拉力记为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。

完成如下作图和填空：
〔1〕利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线。

〔2〕测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,如此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〕通过比拟F'与的大小和方向,即可得出实验结论。

【答案】〔1〕如下列图；〔2〕1.80(1.70～1.90均正确)；〔3〕如下列图；〔4〕F OO′【解析】〔1〕如图；
7．某同学做“验证力的平行四边形定如此〞实验中，主要步骤是：
A．在水平桌面上放一块方木板，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，并用平行四边形定如此求出合力F
E．用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，让结点仍到达O点位置，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。

比拟力F′和F的大小和方向，看他们是否一样，得出结论。

上述步骤中：
〔1〕有重要遗漏的步骤的序号是
〔2〕遗漏的内容分别是：
〔3〕某同学在完成《验证力的平行四边形定如此》实验操作后得到如下数据，请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验处理。

根据作图，可得出的结论是：
【答案】〔1〕C；〔2〕没有标明两细绳的方向；〔3〕如下列图；在实验误范围内，理论合力F与实际合力F'一样；
8．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即F＝kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都明确k＝YS/L，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．
〔1〕有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y 的值．下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录，请在图乙中作出F-x图象.
拉力F/N 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
伸长量x/cm 1.60 3.20 4.80 6.40 8.00
〔2〕由以上实验可求出该橡皮筋的k值为N/m〔保存两位有效数字〕．
〔3〕某同学在家中用三根一样的橡皮筋〔遵循胡克定律〕来探究合力的方法，如下列图，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，如下说法正确的答案是
A．只需要测量橡皮筋的长度，不需要测出橡皮筋的原长
B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C．以OB、OC为两邻边作平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等
D．屡次实验中即使O点不固定，也可以探究求合力的方法
【答案】〔1〕
〔2〕3.1×102〔保存两位有效数字〕 (3)D
F 里的x是形变量〔即伸长或缩短的长度〕；在力的平行四【名师点睛】对胡克定律，在kx
边形定如此中是力的作用效果一样，即两个力的共同作用效果和一个力的单独作用效果一样，从而验证力的平行四边形定如此。

9．某同学做“验证力的平行四边形定如此〞的实验情况如如下图甲所示，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只弹簧测力计的拉力F 1和F 2的图示，并用平行四边形定如此求出合力F ；
E ．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力
F ′的图示；
F ．比拟F ′和F 的大小和方向，看它们是否一样，得出结论．
上述步骤中，①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；
②遗漏的内容分别是_______________和_____________．
【答案】〔1〕F ′ 〔2〕B 〔3〕①CE ②C 中应加上“记下两条细绳的方向〞E 中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O 〞
10．“探究力的平行四边形定如此〞的实验如图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细线的结点，OB 与OC 为细绳
〔1〕〔多项选择〕在做“互成角度的两个力的合成〞实验时，以下说法中错误的有〔 〕
A 、用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两细绳套之间的夹角为90°，以便算出合力的大小
B 、用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点的位移必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合，
C 、假设用两只弹簧秤拉时合力的图示F 与用一只弹簧秤拉时拉力的图示'F 不完全重合，说明“力的合成〞的平行四边形定如此不一定普遍成立
D 、假设1F 和2F 的方向不变，而大小各增加1N ，如此合力F 的方向不变，大小也增加1N 〔2〕实验作出图中__________〔填'F 或F 〕是用一根弹簧测力计拉橡皮条的力，假设由于1F 的误差使1F 与2F 的合力F 方向略向左偏，如下列图，但F 大于等于'F ，引起这一结果的原因可能是1F 的大小比真实值偏_______,1F 的方向使它与2F 的夹角比真实值偏___________
【答案】〔1〕ACD 〔2〕'F 、偏大、偏大
【解析】
〔1〕合力是我们根据平行四边形画出来的，不是计算出来的，故A 错误；为了使两次实验对橡皮筋产生的作用效果一样，故用两只弹簧秤拉时结点的位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合，故B 正确；由于实验存在误差，F 与'F 往往不完全重合，但不能说明“力的合成〞的平行四边形定如此不成立．如果画出的差距太大，说明实验时出现错误，故C 错误，矢量相加减不是遵循算术加减法，故假设1F 和2F 的方向不变，而大小各增加1N ，合力不一定增加1N ，D 错误；
【名师点睛】在“验证力的平行四边形定如此〞实验中，我们要知道分力和合力的效果是等同的，这要求同学们对于根底知识要熟练掌握并能正确应用，加强对根底实验理解，在最后一问中，以2F 和'F 为平行四边形的邻边和对角线，作平行四边形，从而确定1F 大小和方向的误差。