【備戰(zhàn)2023高考】物理總復(fù)習(xí)——2.5《實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則》練習(xí)（全國通用）

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?2.5 實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則

1．某物理興趣小組的同學(xué)現(xiàn)利用如圖所示的裝置來做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，其中OB為橡皮筋。

（1）下列實(shí)驗(yàn)要求正確且必要的是___________。（填序號）
A．讀彈簧測力計(jì)示數(shù)時(shí)需要正視測力計(jì)的刻度
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
（2）如圖所示是甲、乙兩位同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中為用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時(shí)所受到的拉力，則其中___________（選項(xiàng)“甲”或“乙”）同學(xué)測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。
（3）某次實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測力計(jì)的夾角為一鈍角后，立即固定彈簧測力計(jì)a不動(dòng)，保持O點(diǎn)不動(dòng)且橡皮筋一直處于豎直方向，然后緩慢增大兩彈簧測力計(jì)之間的夾角，則在這一過程中彈資測力計(jì)b的示數(shù)將_______（選以“變大”“變小”或“不變”）
【答案】???? ABC???? 甲???? 變大
【解析】
（1）[1]A．讀取彈簧測力計(jì)的示數(shù)，視線要與刻度面垂直，即正視刻度線，故A為必要的；
B．彈簧測力計(jì)是測出力的大小，所以要準(zhǔn)確，必須在測之前校零，故B項(xiàng)也需要；
C．拉線方向必須與木板平面平行，這樣才確保力的大小準(zhǔn)確性，故C項(xiàng)也需要；
D．只需要兩次拉橡皮條時(shí)，將結(jié)點(diǎn)拉到同一位置，改變拉力后，也需兩次將結(jié)點(diǎn)拉到同一位置，但不需要改變拉力多次實(shí)驗(yàn)均到同一位置，故D項(xiàng)不需要。
故選ABC；
（2）[2]實(shí)際的合力應(yīng)該與橡皮筋在同一條直線上，即用一根彈簧測力計(jì)的拉力與橡皮筋在同一直線上，而理論值（通過平行四邊形定則作出的合力）不一定與橡皮筋的重合，所以甲同學(xué)的圖示比較符合實(shí)際；
（3）[3]實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測力計(jì)的夾角為一鈍角后，立即固定彈簧測力計(jì)a不動(dòng)，保持O點(diǎn)不動(dòng)且橡皮筋一直處于豎直方向，即合力F保持不變，且分力Fa的方向不變，若設(shè)Fb與合力F的夾角為θ，則
Fbcosθ=F
則當(dāng)緩慢增大兩彈簧測力計(jì)之間的夾角時(shí)，θ角也變大，則Fb變大。
2．將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計(jì)，沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖甲所示，這時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)可從圖中讀出。

（1）由圖甲可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為___________ N和___________ N；
（2）在如圖乙所示的方格紙上，按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力；___________
（3）當(dāng)兩根細(xì)繩之間的夾角由相互垂直逐漸減小到35°時(shí)，保持橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)，兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉力的合力大小___________ （選填變大，變小，或不變）
【答案】???? 4.00???? 2.50???? ???? 不變
【解析】
解：（1）[1]由圖甲可讀得水平方向的拉力的大小為4.00N。
[2] 豎直方向的拉力大小為2.50N。
（2）[3] 規(guī)定方格紙上每小格的邊長表示0.5N，按兩個(gè)分力的大小和方向在方格紙上做出兩個(gè)分力的圖示，然后以兩個(gè)分力圖示為鄰邊畫平行四邊形，再從兩鄰邊的交點(diǎn)畫對角線，對角線的長度表示兩個(gè)分力的合力大小，方向表示合力的方向，如圖所示。

（3）[4]由兩個(gè)分力與合力的關(guān)系可知，無論兩個(gè)分力的方向如何，只要這兩個(gè)分力共同作用的效果不變，那么這兩個(gè)分力的合力一定大小相等方向相同，所以當(dāng)兩根細(xì)繩之間的夾角由相互垂直逐漸減小到35°時(shí)，保持橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)，兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉力的合力大小不變。
3．某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。

（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是___________。
（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是___________（填正確答案標(biāo)號）。
A．理想實(shí)驗(yàn)法????????????????????????????????????????B．等效替代法
C．控制變量法????????????????????????????????????????D．建立物理模型法
（3）下列說法正確的是___________（填正確答案標(biāo)號）。
A．拉橡皮條的繩細(xì)一些且長一些
B．拉橡皮條時(shí)，彈簧秤、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)靠近木板且與木板面平行
C．同一次驗(yàn)證過程中O點(diǎn)位置應(yīng)相同
D．拉力F1和F2的夾角應(yīng)該較小
（4）由于實(shí)驗(yàn)室沒有細(xì)繩，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖甲中的OB和OC可以用橡皮條代替嗎？___________。（選填“可以”或“不可以”）
【答案】???? F???? B???? ABC???? 可以
【解析】
（1）[1]圖乙中的F與中，是由平行四邊形得出的，而F是通過實(shí)驗(yàn)方法得出的，所以其方向一定與橡皮筋的方向相同，即一定與AO共線的是F。
（2）[2]本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法，即一個(gè)力單獨(dú)作用效果和兩個(gè)力共同作用效果相同。
故選B。
（3）[3]
A．拉橡皮條的繩要細(xì)一些且長一些，以便記錄拉力的方向，故A正確；
B．拉橡皮條時(shí)，彈簧秤、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)靠近木板且保證與木板平面平行，故B正確；
C．同一次驗(yàn)證過程中O點(diǎn)位置應(yīng)相同，以保證等效性，故C正確；
D．拉力F1和F2的夾角應(yīng)該大小適當(dāng)，故D錯(cuò)誤。
故選ABC。
（4） [4]在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖甲中的OB和OC可以用橡皮條代替；理由：因?yàn)镺B和OC的作用是確定兩個(gè)力的方向。
4．某同學(xué)在家中找到兩根一樣的輕彈簧P和Q、裝有水總質(zhì)量m=1kg的礦泉水瓶、刻度尺、量角器和細(xì)繩等器材，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則，同時(shí)測出彈簧的勁度系數(shù)k.其操作如下：

a.將彈簧P上端固定，讓其自然下垂，用刻度尺測出此時(shí)彈簧P的長度L0=12.50cm；
b.將礦泉水瓶通過細(xì)繩連接在彈簧P下端，待礦泉水瓶靜止后用刻度尺測出此時(shí)彈簧P的長度L1，如圖甲所示，則L1=_____cm；
c.在細(xì)繩和彈簧Q的掛鉤上涂抹少許潤滑油，將彈簧Q的掛鉤鉤在細(xì)繩上的某一位置，緩慢的拉起彈簧Q，使彈簧P偏離豎直方向夾角為60°，測出彈簧Q的長度為L2及其軸線與豎直方向夾角為θ，如圖乙所示；
（1）取重力加速度g=10m/s2，則彈簧P的勁度系數(shù)k=_____N/m；
（2）若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，θ需滿足的條件是θ=_____。
【答案】???? ???? ????
【解析】
（1）[1] 如圖甲所示，刻度尺的最小刻度為1mm，則

（2）[2] 礦泉水瓶靜止處于平衡狀態(tài)，由胡克定律與平衡條件得

彈簧的勁度系數(shù)

（3）[3]若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，則兩個(gè)彈簧拉力的合力與重力等大反向，根據(jù)幾何關(guān)系可知，若兩根彈簧的拉力相等，即彈簧的長度相等，與豎直方向的夾角也相等，此時(shí)

即可驗(yàn)證了力的平行四邊形定則，則有


5．“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，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，圖乙是白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。

（1）本實(shí)驗(yàn)中“等效替代”的含義是___________。
A．橡皮筋可以用細(xì)繩替代
B．左側(cè)彈簧測力計(jì)的作用效果可以替代右側(cè)彈簧測力計(jì)的作用效果
C．右側(cè)彈簧測力計(jì)的作用效果可以替代左側(cè)彈簧測力計(jì)的作用效果
D．兩彈簧測力計(jì)共同作用的效果可以用一個(gè)彈簧測力計(jì)的作用效果替代
（2）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是___________。
（3）如圖所示，用a、b彈簧秤拉橡皮筋使結(jié)點(diǎn)到O點(diǎn)，當(dāng)保持彈簧秤a的示數(shù)不變，而在角逐漸減小到0的過程中（已知+β