2017_2018学年高考物理精做05实验:验证力的平行四边形定则大题精做2715.pdf
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1、精做 05 实验:验证力的平行四边形定则 1(2017新课标全国卷)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴 (横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示。 将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点 时,橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测 力计读出。测力计的示数如图(b)所示,F的大小为 _N。 (2)撤去( 1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将 P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线
2、所示的方向,由测力计 的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N 和F2=5.6 N 。 (i )用 5 mm长度的线段表示1 N 的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的 图示,然后按平形四边形定则画出它们的合力F合; (ii )F合的大小为 _N,F合与拉力F的夹角的正切值为_。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了 力的平行四边形定则。 【答案】( 1)4.0 (2)( i )如图(ii )4.0 0.05 【解析】( 1)由图可知,F的大小为4.0 N 。 (2)作力F1、F2的图示,作出合力F合,F合长为 20 mm ,所以F合大
3、小为 4.0 N ,F合与拉力F 的夹角的正切值为0.05 。 2(2016浙江卷)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,测得图中弹簧OC的劲度 系数为 500 N/m。如图 1 所示,用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保 持弹簧伸长1.00 cm 不变的条件下。 (1)若弹簧秤a、b间夹角为 90,弹簧秤a的读数是 _N(图 2中所示),则弹簧秤b 的读数可能为_N。 (2)若弹簧秤a、b间夹角大于90,保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变,减小弹簧秤b 与 弹簧OC的夹角,则弹簧秤a的读数 _、弹簧秤b的读数 _。 (填“变大”、 “变小”或“不变”) 【答案】 (1
4、)3.01( 3.003.02 均算对) 3.99 (3.984.00均算对) (有效数不作要求)(2) 变大变大 【解析】(1)由题图 2 可知弹簧秤a的读数是F1=3.01 N ;因合力为F=kx=5000. 01 N=5 N, 两分力的夹角为90,则另一个分力的大小为F2= 22 1 FF=3.99 N 。 (2)若弹簧秤a、b间的夹角大于90,保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变,减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角, 根据力的平行四边形定则可知,弹簧秤a的读数变大, 弹簧秤b的读数变 大。 【名师点睛】 要熟练掌握力的平行四边形定则,会用“图解法”画图分析,解答力的动态分析 问题。 3 (20
5、15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: 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。 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,部分数据如下表所示: F(N)0 0.50 1.00 1.05 2.00 2.50 l(cm)l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出中F=2.50 N 时橡皮筋两端的位置,
6、重新记为O、O,橡皮筋的拉力记为FOO。 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FOA,OB段的拉力记为FOB。 完成下列作图和填空: (1)利用表中数据画出Fl图线,根据图线求得l0=_cm 。 (2)测得OA=6.00 cm ,OB=7.60 cm ,则FOA的大小为 _N。 (3)根据给出的标度,作出FOA和FOB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。 【答案】(1)10.00 (2)1.80 (3)如图(4)FOO 【
7、解析】(1)作出Fl图象,图线的横截距即为l0=10.00 cm 。 ( 2)弹簧的劲度系数为k= F x =50 N/m ;若OA=6.00 cm ,OB=7.60 cm ,则弹簧上的弹力 F=kl=50(6.00+7.60 10)10 2 N=1.80 N 。 (4)通过比较F、FOO的大小和方向,可得出实验结论。 4 (2014江苏卷)小明通过实验验证力的平行四边形定则。 (1)实验记录纸如图1 所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用 时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向 过P3点。三个力的大小分别为:F1=3.30
8、N 、F2=3.85 N 和F3=4.25 N 。请根据图中给出的 标度作图求出F1和F2的合力。 (2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。 他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究 了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如图2 所示,将一张白纸固定在竖直放置的 木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移 动N,在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程,再次记录下N的轨迹。两次实验记录 的轨迹如图3 所示, 过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点, 则实验中橡皮筋分别被拉 伸到a和b时所
9、受拉力Fa、Fb的大小关系为 _。 (3)根据( 2)中的实验,可以得出的实验结果有哪些? _ (填写选项前的字母) A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2 次的长度较长 C两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2 次受到的拉力较大 D两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。 【答案】(1)如图所示 4.7 N( 4.64.9 N均可)(2)Fa=Fb(3)BD ( 4)选用新橡 皮筋;橡皮筋拉伸不宜过长。 (4)由上述分析可知,要确保橡皮筋发生弹性形变,因此应注意选用新的弹
10、性较好的橡皮筋, 每次橡皮筋的形变要在弹性限度内,即拉伸不宜过长。 5(2017河南六市联考)某同学为了探究求合力的方法,先用一个弹簧秤通过细线悬吊一个 钩码;当钩码静止时,弹簧秤的示数为2.00 N ;再用两个弹簧秤a和b通过两根细绳互成 角度将该钩码悬吊其中b弹簧秤一端固定,a弹簧秤所拉细线如图1 所示水平向左,驾钩码 静止时,b弹簧秤的示数如图2 所示。 (1)图 2 中b弹簧秤的示数为_N;可求出a弹簧秤的拉力为_N; (2)保持a弹簧秤及其所拉的细绳方向不变,将b及其所拉的细绳以O为轴沿逆时针方向在 图示平面内缓慢转至竖直方向的过程中,b的示数 _。 (选填变大”“变小” 或“不变”
11、) 【答案】( 1)2.50 (2.49 2.51 ) 1.50(1.49 1.51 均算对)(2)变小 【解析】 (1)依据仪器的读数规则,由准确数字和估计数字组成,则b弹簧秤的示数为2.50 N;a弹簧秤的拉力为 22 2.52.00 N=1.5 Naf。 (2) 根据三力平衡特点,利用图解法可知b的示数变小,如图: 6 (2017郑州第三次质量预测)实验小组的同学利用弹簧测力计在水平放置的方木板上做“验 证共点力的合成规律的实验”。 ( 1)同学们用坐标纸记下某次橡皮筋的结点位置O以及两弹簧测力计施加的拉力的大小和 方向,如图所示。图中每个正方形小格边长均表示1.0 N,利用作图法可知F
12、1与F2的合 力大小为 _N。(结果保留两位有效数字) ( 2)实验时,第一次用两个弹簧测力计、第二次用气一个弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到 同一位置,其目的是为了_。 ( 3)不改变测力计1 的示数F1的大小,逐渐减小两个弹簧测力之间的夹角。为使结点O位 置保待不变, 则另一测力计2 的示数将 _ (填“增大”、 “减小”或“不变) 。 【答案】( 1)6.5 (2)使力的作用效果相同(3)减小 【解析】如图所示 (1)以表示两力的线段作为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线是两力的合力,合力如 图所示,图中每个正方形小格边长均代表1.0 N ,F1与F2的合力大小:F6.5 N ; (2)使
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