2020年高考物理考点练习7.5 验证平行四边形定则（基础篇）（解析版）.doc

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第七部分 物理实验专题7.5 验证平行四边形定则（基础篇）1.（5分）(2019郑州三模)小明同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示。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OB细绳所连弹簧测力计的指针指示情况，图丙是小明根据实验在白纸上画出的图，但是擦去了部分辅助线。 请你回答下列问题。（1）图乙中弹簧测力计的读数为_N；（2）图丙中有F1、F2、F、四个力，其中力_（填上述字母）的大小不是由弹簧测力计直接读出的，你测量的结果是_（结果保留两位有效数字）。【参考答案】4.20   F   4.3N【名师解析】（1）根据弹簧测力计的读数规则，10小格表示1N，每格为0.1N，估读到下一位，故读数为4.20N； （2）F在以F1与F2为邻边的平行四边形的对角线上，不是由弹簧测力计直接测出的，测量的结果是4.3N。 【关键点拨】根据弹簧秤的读数方法进行读数；实验中要应用平行四边形作出两个力的合力，要作出用一个测力计拉橡皮条时拉力的图示，分析图示各力然后答题。本实验采用是等效替代的思维方法。实验中要保证一个合力与两个分力效果相同，结点O的位置必须相同。要验证力的平行四边形定则，关键是作准力图，然而要想作好力图必须读准力的大小与画准力的方向。2.(10分）（2018徐州期中）某同学为了验证力的平行四边形定则，准备了三根相同的橡皮筋、木板、重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳套、白纸、钉子等器材。操作步骤如下： a、把三根橡皮筋的一端系在一起，另一端分别系一个细绳套；b、将白纸固定在木板上，在木板上钉两个钉子，将任意两个橡皮筋上的绳套分别套在 两钉子上；c、立起木板，将重物挂在剩下的一个绳套上，如图甲所示；d、记录下三根橡皮筋的长度和橡皮筋结点的位置O及每个细绳的方向；e、取下白纸，利用橡皮筋的伸长量作为拉力大小，画出受力图，验证力的平行四边形定则；f、换用不同的重物重复实验。此实验还需 :A.测量重物的质量B.记录下两个钉子的位置C.测量橡皮筋的原长某次实验，测得三根橡皮筋的伸长量及方向。把橡皮筋的伸长量作为拉力大小，作出力的图示，如图乙所示，请任选两个力，根据平行四边形定则作出合力；在问作出的图中，根据 可以说明力的合成满足平行四边形定则.如果换用不同的重物再次重复该实验， (填“需要”或“不需要”）改变钉子的位置，使橡皮筋的结点回到原来的O点。【参考答案】(1)C (2)见右图(任意取2个力作图都正确) O(3)作出的合力大小与另一个力的大小近似相等，方向近似相反 (4)不需要【名师解析】（1）此实验利用橡皮筋的伸长量作为拉力大小，画出受力图，验证力的平行四边形定则，因此只需要测量橡皮筋的原长，选项C正确；（2）利用平行四边形定则作出两个力的合力。（3）若作出的合力大小与另一个力的大小近似相等，方向近似相反，则可以说明力的合成满足平行四边形定则.（4）如果换用不同的重物再次重复该实验，不需要改变钉子的位置，也不需要使橡皮筋的结点回到原来的O点。3用如图所示的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”。在圆形桌子透明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。第一次实验中，步骤如下：A在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，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，作出三拉力的图示；C以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出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)这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的质量一定大于_且小于_。(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，若桌面不水平_(选填“会”或“不会”)影响实验的结论。【参考答案】(1)m3m(2)不必不会【名师解析】(1)若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则两绳子的拉力分别为mg、2mg，两绳子拉力的合力F的范围是|2mgmg|Fmg2mg，即mgF3mg，三力的合力为零，则第三根绳挂的质量范围在m3m之间，即第三根绳挂的质量一定大于m且小于3m。(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，而是三根绳都同时拉O点，所以O点的位置可以改变，若桌面不水平，也不会影响实验结论。4. （6分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”，（1）小华同学做此实验主要步骤如下：A.在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,记下O点的位置, 读出两个弹簧秤的示数F1和F2， 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,以F1和F2为邻边做平行四边形,求出合力F合。E.只用一只弹簧秤,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,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；F.比较力和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。小华同学在ABCDEF中有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别别是_和_。（2）小明同学将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上如图甲所示将橡皮筋的一端Q固定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甲中两条虚线所示的方向由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F12.10N和F22.83N，用5mm长度的线段表示0.5N的力，以O为作用点在图甲中画出力F1、F2的图示 【参考答案】（1）C ； E ；记下两条细绳的方向 ； 将结点拉到同一位置O点；（2）；【名师解析】（1）实验中有重要遗漏的步骤的序号是C和E；分别是：C中要记下两条细绳的方向；E中要将结点拉到同一位置O点.（2）作F1、F2的图示，作出合力F，F长为20mm，所以F大小为4.0N，F与拉力的夹角的正切为0.05，如图：5.（2017湖南常德模拟）某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”，弹簧测力计B挂于竖直木板上的固定点C，下端用细线挂一重物M，如图所示，手持弹簧测力计A拉结点O。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中B的示数为 N。(2)下列关于实验的要求不正确的是 A拉线方向应与木板平面平行B弹簧测力计应在使用前调零C改变拉力，进行多次实验，每次都要记录拉力的方向与大小D与弹簧测力计相连的细绳应尽量短些（3）该同学改变夹角做第二次实验时结点O的位置发生了改变，与第一次相比两测力计拉力的合力将 （填“不变”或“改变”）。【参考答案】 （1）3.433.47 （2）D （3）不变【名师解析】（1）弹簧测力计B的示数为3.45N。（2）与弹簧测力计相连的细绳应该尽可能长些，这样确定出的拉力方向误差较小，选项D不正确。（3）第二次实验时重物质量没有改变，结点位置变化，两测力计拉力的合力不变，仍等于重物的重力。6(2018·襄阳联考)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与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F1和F2；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；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：有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别是_和_。【参考答案】(1)F (2)B(3)CEC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”【名师解析】(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)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。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。7.（2018·洛阳联考）轻弹簧是物理中的重要模型。小丽用题图甲所示的装置验证“力的平行四边形定则”。用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后。其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：图丁图甲 图乙 图丙A. 如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；B. 卸下钩码然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧秤将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的 及两弹簧秤相应的读数。图乙中B弹簧秤的读数为 N；C. 小丽在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA、FB的合力F；D. 已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示，观察比较F和F，得出结论。某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丁所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数。那么，该弹簧的劲度系数k= N/m（保留两位有效数字）。【参考答案】方向 11.40 如图所示 60【名师解析】用两弹簧秤将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的方向及两弹簧秤相应的读数。图乙中B弹簧秤的读数为11.40N；由图丁可知，弹簧原长为0.50cm，5N刻度对应8.84cm，弹簧伸长x=8.34cm=0.0834m。由胡克定律可得该弹簧的劲度系数k=F/x=60N/m。8(2016·广东四校联考)(6分)在“验证力的平行四边形定则”实验中。(1)某次实验中两弹簧测力计的读数分别为F11.92 N，F23.84 N，如图甲所示，F1和F2的合力大小F合_N(保留三位有效数字)。现保持F2方向不变，减小F1和F2的夹角，为了使橡皮条的结点拉到同样的位置O点，下列说法正确的是_。图甲AF1一定减小 BF1一定增大 CF2一定减小 DF2一定增大(2)某同学想知道弹簧测力计中弹簧的劲度系数，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图乙所示，他根据图中信息得出了弹簧的劲度系数k_N/m(保留两位有效数字)。图乙【参考答案】(1)3.33(3.203.40均对)C(2)59(59±1)【名师解析】(1)如图所示，由余弦定理可得：F合3.33 N；现保持F2方向不变，减小F1和F2的夹角，为了使橡皮条的结点拉到同样的位置O点，如图所示，可知：F2逐渐减小，F1先减小后增大。(2)在刻度尺上选取刻度，由胡克定律可知：k×102 N/m58.8 N/m59 N/m。9.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，有下列实验步骤：a在桌上放一块方木板，在方木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的A点。b只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，记下弹簧秤的示数F和细绳的方向，按同样比例做出力F的图示。c改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验。d记下两只弹簧秤的示数F1、F2及结点的位置，描下两条细绳的方向，在纸上按比例做出力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F。e比较力F与F，可以看出，它们在实验误差范围内是相等的。f把两条细绳系在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点到达某一位置O。上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的字母)。【参考答案】afdbec【名师解析】先固定好白纸和橡皮条，两个弹簧测力计拉橡皮条到结点O，记下两个力的大小和方向，然后用一个弹簧测力计拉橡皮条到O点，记下拉力的大小和方向，由平行四边形画出两个力的合力，与第二次的一个力比较大小和方向；改变两个分力的大小和夹角，重复实验；故实验步骤为afdbec。10(2016·襄阳模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与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F1和F2；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；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：有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别是_和_。【参考答案】(1)F (2)B(3)CEC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”【名师解析】(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)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。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。