2020版高考物理100考點最新模擬題千題精練專題7.6驗證平行四邊形定則（提高篇）（含解析）.docx

專題7.6 驗證平行四邊形定則（提高篇）1.（5分）（2019浙江綠色聯(lián)盟模擬）某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計兩個，橡皮條（帶兩個較長的細繩套），刻度尺，圖釘（若干個）。如圖彈簧測力計的示數(shù)為N；具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議，其中正確的是ACD。A橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力要適當(dāng)大些B再次進行驗證時，結(jié)點O的位置必須保持相同C使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度D拉橡皮條的細線要長一些，標(biāo)記用一細繩方向的兩點要遠一些該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示。其中對于提高實驗精度最有利的是B?！舅悸贩治觥孔鎏骄抗颤c力合成的規(guī)律實驗：我們是讓兩個力拉橡皮條和一個力拉橡皮條產(chǎn)生的作用效果相同，測出兩個力的大小和方向以及一個力的大小和方向，用力的圖示畫出這三個力，用平行四邊形做出兩個力的合力的理論值，和那一個力（實際值）進行比較。用平行四邊形畫出來的是理論值，和橡皮筋同線的那個是實際值。由此結(jié)合實驗過程中需要注意的事項依次分析即可?！緟⒖即鸢浮?.0；ACD；B【名師解析】由圖可以讀出此時彈簧測力計的讀數(shù)為3.0N合力與分力的關(guān)系為等效替代的關(guān)系，效果是相同的，所以在同一次實驗時，需要讓兩個力拉橡皮條和一個力拉橡皮條產(chǎn)生的作用效果相同，則必定結(jié)點O的位置要相同，同時拉力的大小要適當(dāng)大一些，可以有效減小誤差；故A正確；在重復(fù)實驗再次進行驗證時，結(jié)點O的位置可以與前一次不同。故B錯誤；使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線，可以減小因摩擦產(chǎn)生的誤差；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度，可以減小偶然誤差。故C正確；D、拉橡皮條的細線要長一些，標(biāo)記用一細繩方向的兩點要遠一些，可以減小方向誤差，故D正確；為了便于確定拉力的方向，拉橡皮條的細繩要稍長一些，同時在紙上描點時，所描的點不要太靠近結(jié)點，該圖中所描的點太靠近結(jié)點。故A錯誤；該圖中所描的點到結(jié)點的距離適中，力的大小適中，而且兩個力的角度的大小也適中。故B正確；實驗要方便、準確，兩分力適當(dāng)大點，讀數(shù)時相對誤差小，但不宜太大，該圖中的讀數(shù)都太小，故C錯誤；該圖中兩個分力之間的夾角太小，這樣誤差容易大，故D錯誤；【點評】在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，我們要知道分力和合力的效果是等同的，這要求同學(xué)們對于基礎(chǔ)知識要熟練掌握并能正確應(yīng)用，加強對基礎(chǔ)實驗理解，同時要理解會給實驗帶來誤差的因素。2.（2019浙江選考模擬3）對于“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，某同學(xué)有以下認識，以下操作可減小誤差的是_。A.實驗中兩個分力的夾角取得越大越好B.細繩以及彈簧測力計所在平面必須與木板平行C.拉橡皮條的細繩要長些，用鉛筆畫出兩個定點的位置時，應(yīng)使這兩個點的距離盡量遠些D.作圖要用細芯鉛筆，圖的比例要適當(dāng)大些，要用嚴格的幾何作圖法作出平行四邊形，圖旁要畫出表示力的比例線段，且注明每個力的大小和方向【參考答案】BCD【名師解析】實驗時兩細繩的夾角應(yīng)近量大點，但不是越大越好，故A錯誤；實驗時應(yīng)保持拉力水平，故應(yīng)保持細繩與紙面平行；故B正確；為了方便而且更加準確確定力的方向，操作時可以使繩套細且長一些，描點時兩點應(yīng)近量距離遠一點，故C正確；為了減小誤差，圖的比例要適當(dāng)大些，故D正確；【關(guān)鍵點撥】本題考查了具體實驗細節(jié)要求，注意所有要求都要便于操作，有利于減小誤差進行，所有操作步驟的設(shè)計都是以實驗原理和實驗?zāi)康臑橹行恼归_，據(jù)此可正確解答本題解決本題的關(guān)鍵是知道“探究求合力的方法”的實驗原理和注意事項，需要用平行四邊形作出合力，難度不大，屬于基礎(chǔ)題。3.(5分) （2019浙江質(zhì)檢）打點計時器是高中物理中重要的實驗儀器,圖中的甲、乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的。請回答下面的問題:(1)圖乙是(選填“電磁打點”或“電火花”)計時器,電源采用的是(選填“交流46 V”“交流220 V”或“四節(jié)干電池”)。(2)探究合力和分力的關(guān)系的實驗情況如圖丙所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OB和OC為細繩。圖丁是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。圖丁中的F和F兩力中,方向一定沿AO方向的是。本實驗采用的科學(xué)方法是()A.理想實驗法B.等效替代法 C.控制變量法D.建立物理模型法【參考答案】 (1)電火花交流220 V(2)FB【名師解析】 (2)F是通過作圖的方法得到合力的理論值,而F是通過一個彈簧測力計沿AO方向拉橡皮條,使橡皮條伸長到O點,使得一個彈簧測力計的拉力與兩個彈簧測力計的拉力效果相同,測量出的合力相同。故方向一定沿AO方向的是F。合力與分力是等效替代的關(guān)系,所以本實驗采用的等效替代法,故選B。4(2016淮南質(zhì)檢)在探究求合力的方法時，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繩，實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條。同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是_(填字母代號)。A兩細繩必須等長B彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C拉橡皮條的細繩要適當(dāng)長些，標(biāo)記同一細繩方向的兩點要適當(dāng)遠些D用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大【參考答案】BC 【名師解析】通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條時，并非要求兩細繩等長，故A錯誤；測量力的實驗要求盡量準確，為了減小實驗中因摩擦造成的誤差，操作中要求彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，故B正確；為了更加準確地記錄力的方向，拉橡皮條的細繩要長些，標(biāo)記同一細繩方向的兩點要遠些，故C正確；用彈簧秤同時拉細繩時，拉力不能太大，也不能太小，故D錯誤。5在“驗證力的平行四邊形法則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套(如圖甲)。實驗中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認為在某同學(xué)的實驗結(jié)果(如圖乙)，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩結(jié)點的位置。圖_中是F1與F2的合力的理論值；_是力F1與F2合力的實驗值；通過把_和_進行比較，驗證平行四邊形法則?！緟⒖即鸢浮縁FFF【名師解析】F1與F2合成的理論值是通過平行四邊形定則算出的值，而實際值是單獨一個力拉O點的時的值，因此F是F1與F2合成的理論值，F(xiàn)是F1與F2合成的實際值；在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，比較F1與F2合成的理論值F(通過平行四邊形定則得出的值)與實際值F(實際實驗的數(shù)值)的關(guān)系驗證平行四邊形法則。6如圖所示，某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負。A連接質(zhì)量不計的細繩，可沿固定的板做圓弧形移動。B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿。將細繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架。保持桿在水平方向，按如下步驟操作：測量繩子與水平桿的夾角AOB對兩個傳感器進行調(diào)零用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩傳感器的讀數(shù)取下鉤碼，移動傳感器A改變角重復(fù)上述實驗步驟，得到表格。F1/N1.0010.5801.002F2/N0.8680.2910.8653060150(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，A傳感器對應(yīng)的是力_(選填“F1”或“F2”)，鉤碼質(zhì)量為_ kg(保留一位有效數(shù)字)。(2)本實驗中多次對傳感器進行調(diào)零，對此操作說明正確的是()A因為事先忘記調(diào)零 B何時調(diào)零對實驗結(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可以完全消除實驗的誤差【參考答案】(1)F10.05(2)C【名師解析】(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，mgF1sin ，當(dāng)30時，F(xiàn)11.001 N，可求得m0.05 kg。(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進行調(diào)零，目的是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故C正確。7.如圖所示，某同學(xué)在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物。(1)為完成該實驗，下述操作中不需要的是_。A測量細繩的長度B測量橡皮筋的原長C測量懸掛重物后橡皮筋的長度D記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是_?！緟⒖即鸢浮?1)A(2)更換不同的小重物【名師解析】(1)用橡皮筋驗證平行四邊形定則需要測量的是三條橡皮筋的伸長量及其拉伸的方向，與細繩的長度無關(guān)，故選項中A不需要，B和C是需要的；為了確保力的合成的等效性，懸掛重物后結(jié)點O的位置必須相同，所以D也是必需的。(2)因為釘子的位置已固定，為了繼續(xù)進行實驗，可改變重物的質(zhì)量再次進行驗證。8.某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟：將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分數(shù)據(jù)如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O，橡皮筋的拉力記為FO O。在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達到O點，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖丙所示的坐標(biāo)紙上畫出Fl圖線，根據(jù)圖線求得l0_ cm。(2)測得OA6.00 cm，OB7.60 cm，則FOA的大小為_ N。(3)根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖丁中作出FOA和FOB的合力F的圖示。(4)通過比較F與_的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論?！緟⒖即鸢浮?1)如圖甲所示10.0(9.8、9.9、10.1均正確)(2)1.80(1.701.90均正確)(3)如圖乙所示(4)FO O【名師解析】(1)在坐標(biāo)系中描點，用平滑的曲線(直線)將各點連接起來，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)。如圖甲所示，由圖線可知與橫軸的交點l010.0 cm。(2)橡皮筋的長度lOAOB13.60 cm，由圖甲可得F1.80 N，所以FOAFOBF1.80 N。(3)利用給出的標(biāo)度作出FOA和FOB的圖示，然后以FOA和FOB為鄰邊的平行四邊形，對角線即為合力F，如圖乙所示。(4)FO O的作用效果和FOA、FOB兩個力的作用效果相同，F(xiàn)是FOA、FOB兩個力的合力，所以只要比較F和FO O的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。9.小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則.(1 ) 實驗記錄紙如圖4 -1 甲所示，O 點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力 F1和 F2 的方向分別過 P1 和 P2 點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力 F3 的方向過 P3 點。. 三個力的大小分別為：F1=3.30 N、F2= 3.85 N 和 F3= 4.25 N。請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出 F1 和 F2 的合力.圖4-1甲(2) 仔細分析實驗,小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度, 發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響. 實驗裝置如圖4-1乙所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于 O 點,下端 N 掛一重物. 用與白紙平行的水平力緩慢地移動 N，在白紙上記錄下N 的軌跡. 重復(fù)上述過程,再次記錄下 N 的軌跡。 兩次實驗記錄的軌跡如圖4-1丙所示. 過 O 點作一條直線與軌跡交于 a、 b 兩點, 則實驗中橡皮筋分別被拉伸到 a 和 b 時所受拉力 Fa、Fb 的大小關(guān)系為 . 圖4-1乙圖4-1丙(3) 根據(jù)(2) 中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些? （ ）(填寫選項前的字母)(A) 橡皮筋的長度與受到的拉力成正比(B) 兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第 2 次的長度較長(C) 兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第 2 次受到的拉力較大(D) 兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大(4) 根據(jù)小明的上述實驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項.【參考答案】（1）見圖4-1J2。圖4-1J2（2）Fa=Fb。（3）BD（4）橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。（或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧。）注解：由于ab連線的延長線多O點，分別在a點和b點受力分析，畫出受力分析圖，由圖可以得出