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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級演練 強(qiáng)技提能 實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 滬科版必修1 【雙基題組】 1.(xx寧波模擬)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙所示是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。 (1)圖乙中的　　　　是力F1和F2的合力的理論值;　　　　是力F1和F2的合力的實(shí)際測量值。 (2)在實(shí)驗(yàn)中,如果將細(xì)繩也換成橡皮筋,那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會發(fā)生變化? 答：　　　　(選填“變”或“不變”)。 2.(xx深圳模擬)根據(jù)要求,完成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)。 (1)如圖甲所示,把白紙固定在木板上后,再把木板豎立在桌面上,用圖釘把橡皮筋的一端固定在A點(diǎn),另一端B連接兩條輕繩,跨過定滑輪后各拴一細(xì)繩套,分別掛上3個(gè)鉤碼和4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重1N),調(diào)整滑輪的位置,穩(wěn)定后結(jié)點(diǎn)B位于O處,記下　　　　和兩條細(xì)繩的方向,取下滑輪及鉤碼。 (2)如圖乙所示,取某單位長度表示1N,用力的圖示作出兩條細(xì)繩的拉力F1和F2; 再用一個(gè)彈簧測力計(jì)把結(jié)點(diǎn)B也拉至O處,記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′=　　N,取下彈簧測力計(jì)。 (3)在圖丙中作出F1和F2的合力F及拉力F′的圖示。 (4)對比F和F′的大小和方向,發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的,其可能的原因是 　　　　______________________________________________(填一個(gè)原因)。 3.(xx衡陽模擬)如圖所示,某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正,受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)。B固定不動(dòng),通過光滑鉸鏈連接長0.3m的桿。將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作： ①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ ②對兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零 ③用另一根繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼,記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼,移動(dòng)傳感器A改變θ角 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,得到表格。 F1 1.001 0.580 … 1.002 … F2 -0.868 -0.291 … 0.865 … θ 30 60 … 150 … (1)根據(jù)表格,A傳感器對應(yīng)的是表中力　　　　(選填“F1”或“F2”)。鉤碼質(zhì)量為　　　　kg(保留一位有效數(shù)字)。 (2)本實(shí)驗(yàn)中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零,對此操作說明正確的是(　　) A.因?yàn)槭孪韧浾{(diào)零 B.何時(shí)調(diào)零對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響 C.為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D.可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差 【高考題組】 4.(xx浙江高考)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧秤。 (1)為完成實(shí)驗(yàn),某同學(xué)另找來一根彈簧,先測量其勁度系數(shù),得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表： 彈力F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸長量 x/10-2m 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k=　　　　N/m; (2)某次實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤的指針位置如圖所示,其讀數(shù)為　　　　N;同時(shí)利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50N,請畫出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合; (3)由圖得到F合=　　　　N。 5.(2011江蘇高考)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”,彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線掛一重物M。彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為　　　　N。 (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是　　　　。(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母) A.應(yīng)測量重物M所受的重力 B.彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C.拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程,請你提出兩個(gè)解決辦法。 6.(xx天津高考)在探究求合力的方法時(shí),先將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí),需要兩次拉伸橡皮條,一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條。 (1)實(shí)驗(yàn)對兩次拉伸橡皮條的要求中,下列哪些說法是正確的　　　　(填字母代號) A.將橡皮條拉伸相同長度即可 B.將橡皮條沿相同方向拉到相同長度 C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度 D.將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 (2)同學(xué)們在操作過程中有如下議論,其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是　　　　 (填字母代號) A.兩細(xì)繩必須等長 B.彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行 C.用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大 D.拉橡皮條的細(xì)繩要長些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 答案解析 1.【解析】(1)用平行四邊形定則作圖得到的是實(shí)驗(yàn)的理論值,即F;直接測量得到的是實(shí)際測量值,即F′。 (2)細(xì)繩的作用是對結(jié)點(diǎn)O施加不同方向的拉力F1、F2,換用橡皮筋拉結(jié)果是一樣的。 答案：(1)F　F′　(2)不變 2.【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。(2)讀數(shù)為5.0N。 (3)力的圖示如圖所示。 (4)產(chǎn)生誤差的原因有測量存在誤差;作圖沒有畫準(zhǔn);彈簧測力計(jì)自身重力的影響;滑輪與繩之間的摩擦力等。 答案：(1)O的位置　(2)5.0　(3)、(4)見解析 3.【解析】(1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1,平衡時(shí),mg=F1sinθ,當(dāng)θ=30時(shí),F1=1.001N,可求得m=0.05kg。 (2)在掛鉤碼之前,對傳感器進(jìn)行調(diào)零,目的是消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響,故C正確。 答案：(1)F1　0.05　(2)C 4.【解析】(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn),然后連成一條過原點(diǎn)的直線,如圖所示,直線的斜率等于彈簧的勁度系數(shù), k=N/m=55N/m; (2)讀出彈簧秤的讀數(shù)為2.10N(保留三位有效數(shù)字);以O(shè)為頂點(diǎn),畫出兩彈簧的繩套方向就是兩拉力方向,再確定并畫好力的標(biāo)度,畫出兩拉力的圖示,以兩拉力為鄰邊作出平行四邊形,畫出平行四邊形的對角線,即合力F合; (3)用刻度尺量出合力的長度,根據(jù)確定的標(biāo)度算出合力的大小。 答案：(1)55(2內(nèi)均可) (2)2.10(說明：有效數(shù)字位數(shù)正確,0.02內(nèi)均可)　畫法見解析 (3)3.3(說明：0.2內(nèi)均可) 5.【解析】(1)根據(jù)彈簧測力計(jì)的指針位置以及讀數(shù)規(guī)則可知A的示數(shù)為3.6N。 (2)要驗(yàn)證的關(guān)系是A、B兩個(gè)彈簧測力計(jì)的拉力的合力與M的重力等大反向,所以應(yīng)測量M所受的重力。為減小測量誤差,應(yīng)該做到彈簧測力計(jì)使用前校零,拉力的方向與木板平面平行,A、B、C對。改變拉力進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),O點(diǎn)位置可以不同,D錯(cuò)。 (3)A的拉力超過其量程,為減小A的數(shù)值,有多種方法。例如,使B拉力減小,減小M的重力大小,A換成量程更大的彈簧測力計(jì),改變B的拉力方向等。 答案：(1)3.6　(2)D (3)使B拉力減小;減小M的重力大小;A換成量程更大的彈簧測力計(jì)或改變B的拉力方向等(任選兩個(gè))。 6.【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)利用等效法：一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn),這要求將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置,即橡皮條沿相同方向拉到相同長度,故B、D正確;A、C都未限制方向,無法保證效果相同。 (2)若驗(yàn)證一個(gè)力F′是否為力F1和F2的合力時(shí),必須作出各力的圖示,則應(yīng)記錄力的三要素：作用點(diǎn)、大小、方向,細(xì)繩應(yīng)適當(dāng)長一些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些便于確定力的方向,減少偏差,但沒必要兩細(xì)繩必須等長,故A不正確、D正確。為了避免彈簧秤的外殼與彈簧秤的限位卡之間有摩擦,確保彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行,并使細(xì)繩與彈簧秤的軸線在同一條直線上,故B正確。在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下,拉力的數(shù)值盡量大些,以減小相對誤差,但沒必要拉力之差盡可能大,故C不正確。 答案：(1)B、D　(2)B、D